11.5 机械效率 教案（表格式）

教学设计
课程基本信息
学科 物理 年级 九年级 学期 秋季
课题 第五节 机械效率
教学目标
1.通过“运沙到三楼”的项目研究，知道能量的利用率存在效率问题。 2.知道机械效率的物理意义、定义式，能进行分析和简单计算。 3.能设计实验，测定简单机械的机械效率。 4.了解提高简单机械的机械效率的意义和途径。 5.有合理改进机械、提高效率地意识，增强学生将科学服务于人类的责任感。
教学内容
教学重点： 1.结合现实应用，利用滑轮设置项目，进行“运沙到三楼”的方案设计。 2.认识有用功、额外功、总功和机械效率等概念，并进行计算分析。 3.进行实验探究，归纳提高滑轮机械效率的方法。 教学难点： 1.从做功的角度明确实验目的，设计和改进实验数据记录表。 2.分析影响机械效率的因素，运用公式计算理解其影响机械效率的原因。 3.综合生产中实际需要和条件限制，改进项目的设计方案。
教学过程
师生活动 设计意图
（引入） 看图“繁忙的建筑工地”，说说会用到哪些简单机械，哪些地方用到了到动滑轮。 问：如何判断这里用的是动滑轮？答：随物移动、省力等。 【任务】看图，小明家翻修房屋，要把沙子运到三楼，用哪种方法更好？学生讨论说理，大多选择动滑轮。再从做功的角度分析一下。运沙的质量相同，小明做的功相同吗？哪个方法更合适？任务目标：用图中的工具设计一个最佳方案！ 问：使用动滑轮能省力，还能省功吗？答：使用任何机械都不省功。 学习第三节“功”的时候，探究了斜面省力不省功，这节课再来探究一下动滑轮，我们从实验中寻找证据。 用学生常见的场景，进行观察和分类，会根据动滑轮的特点，做出判断。 设置“学习项目”，明确任务！ 抓住“省功”与否的关键，引发思考，铺垫探究。
（新授课） 【活动】再探动滑轮 问：把沙子运到三楼，目的是对沙子做功，类似的，用动滑轮提升钩码，目的是对钩码做功。拉绳所做的功和动滑轮拉钩码所做的功相等吗？答：不相等，拉绳所做的功应该会大于动滑轮拉钩码所做的功。 讨论：把钩码提升到一定高度，哪些因素会影响拉绳做功的多少呢？结果：钩码所受的重力、滑轮所受的重力、绳子所受的重力、摩擦力等。 选择实验器材，分组分类设计实验： 实验1：改变钩码数量，探究拉绳所做的功和动滑轮拉钩码所做的功的关系。 实验2：改变动滑轮重，探究拉绳所做的功和动滑轮拉钩码所做的功的关系。 实验3：改动滑轮为定滑轮，探究拉绳所做的功和绳拉钩码所做的功的关系。 其他可以探究的相关因素，都鼓励进行分组实验。 各组按不同的探究因素设计实验数据记录表，教师巡查指导，展示、说明和修改表格。学生进行实验操作，教师巡视指导。 实验1数据记录表格及添加列的示例： 实验2、3数据记录表格最终的示例： 分析“实验1、2、3”的数据，归纳出结论：拉绳所做的功，总是大于动滑轮拉钩码所做的功。讨论、分析原因，认识“有用功、额外功、总功和机械效率”的意义和概念，引导学生思考、讨论原因。通过计算“实验1”表中数据对应的机械效率，得出规律1：“动滑轮提升的物重越大，机械效率越高。”分析原因为：有用功增大，有用功占总功的比例增大． 分析“实验2、3”的数据，归纳出规律2：“动滑轮所受重力越小，机械效率越高。”规律3：“改动滑轮为定滑轮，机械效率提高。”分析原因为：额外功减小，有用功占总功的比例增大． 实验小结：利用“长条模型伸缩动画”模拟有用功和额外功所占总功的比例变化，分析其他因素的探究，都可以归纳为以上2个原因之一。 应用1：介绍洋山港自动化码头的“集装箱起重机”。一般起重机的机械效率为40%~50%，滑轮组的机械效率为60%~80%． 【例题】如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组．已知在匀速起吊600kg的物体时，滑轮组的机械率是80%，g取10N/kg． （1）使物体上升5m，所做的有用功是多少？ （2）使物体上升5m，所做的总功是多少？ （3）绳端的拉力F是多大？ 请学生思考，独立完成，交流解答过程。师生讨论、评价、修改解答过程。 应用2：介绍“无障碍坡道”和“盘山公路”。无障碍坡道为了省力，不能造得太陡；为了防滑，不能做得太光滑。盘山公路为了便于动力有限的车辆爬坡，也不能造得太陡。问：它们的机械效率会不会很高呢？斜面的机械效率与倾斜程度有何关系？思考下面的问题，也许可以找到答案或解决方法。 【例题】如图，在斜面上测量提升物体所做的功后，比较F与G的大小，可知：用斜面提升物体时，可以省力。小车倒放时，沿斜面拉比沿竖直提升多做功 ；小车正放时，沿斜面拉也比沿竖直提升多做功。可得初步结论：用斜面提升物体时，不省功。而且，小车正放时比倒放时的斜面机械效率高 (高/低)，由此可知：用同一斜面提升同一物体时，斜面的机械效率与物体所受的摩擦力有关。 明确具体探究的对象和因素，有目的的设计实验。 尽量满足多种因素的实验探究），鼓励学生实验创新和探索的欲望，培养学生实验探究能力。 个别组想探究用定滑轮提升重物时是否省功，类似滑轮重的影响为零，可以放在改变动滑轮重一起实验对比。 让学生体验到实验表格的设计是循序渐进和能动的过程。可以因探究或学习过程的需要修改和添加行列。 先分析“实验1”，便于从初步的结论认识“各种功和机械效率”的意义和概念，建构物理模型之后再深入分析规律和原理。 分组归纳时，鼓励学生用物理语言讨论分析，优化、简化结论的表述。 利用动态比例图形建模，变抽象为形象，快速理解机械效率的变化原因。 介绍我国的超级工程中现代化机械的应用，增加自豪感。 及时反馈和巩固新学概念，培养规范解题习惯，通过课堂练习，会进行机械效率问题的分析和简单计算。 介绍我国的基础设施建设成就，增加民族自豪感。 利用实验题启发其他简单机械的机械效率的研究方法和思路。
（课堂小结） 用思维导图，回顾本节课所学概念和方法的关系。 培养学生用思维导图，建构物理概念、规律和方法的关系，提高逻辑思维能力。
（作业布置） 【任务】调查用滑轮提升重物的实际应用，大多场合为什么使用比定滑轮效率低的动滑轮或滑轮组？为什么受动力的绳端都经过定滑轮拉出？结合实际需求和限制条件，从具体措施上改进“用滑轮运沙子到三楼”的设计方案！写一份调查报告和“用滑轮运沙子到三楼”的设计方案。 跨出学科限制，通过调查研究进一步认识改进科技应用的复杂性和实际意义。