9.5 探究——使用机械是否省功 教案（2024 新课标）（核心素养目标）
文档属性
| 名称 | 9.5 探究——使用机械是否省功 教案（2024 新课标）（核心素养目标） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.9MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 北师大版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-05-15 13:13:58 | ||
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文档简介
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第九章 机械和功
9.5 使用机械是否省功
教学目标：
1.物理观念：
（1）使用机械是否省功。
（2）知道机械效率
2.科学思维：
通过实验和科学论证，培养质疑创新能力。
3.科学探究：
经历科学探究：使用机械是否省功全过程。问题与猜想、制订计划、收集证据、分析与结论。
4.科学态度与责任：
（1）知道机械效率小于1。
（2）知道提高机械效率的实际意义和方法，有合理改进机械、提高效率的意识，增强将科学服务于人类的责任感。
教学重点：使用机械是否省功；机械效率。
教学难点：提高机械效率的措施。
教学课时：1课时
教学用具：多媒体、
教学互动设计：
1、 创设情景，导入新课
使用理发的剪刀可以省距离，使用剪铁皮的剪刀可以省力。
使用辘轳可以省力，使用斜面——盘山公路可以省力。
使用动滑轮可以省力，使用机械做功快。
使用机械有的可以省力，有的可以省距离，使用机械能否省功呢？
二、新课讲授，师生互动
（一）探究：使用机械是否省功
问题与猜想 人们使用杠杆、轮轴、滑轮等机械是为了达到一定的目的。在使用中，有的机械可以省距离，有的机械可以省力。那么，使用机械能够省功吗 与同学交流一下你的猜想。
制订计划 直接用弹簧测力计吊起一个重物，弹簧测力计的拉力对重物做的功为W1。再用弹簀测力计通过一个动滑轮吊起重物，使重物上升相同的高度，弹簧测力计的拉力做的功为W2。比较这两个力所做的功就可以知道使用机械是否省功。
收集证据 用弹簧测力计测量拉力。记录重物和绳子自由端的始、末位置。将以上数据及计算结果填入表中。
探究使用机械是否省功
由实验结果可知，W2 W1。
请想一想这是为什么？
分析与结论
图甲中直接用弹簧测力计匀速提升重物，拉力要对重物做功。图乙中拉动绳子使动滑轮上升时，拉力在对重物做功的同时也要对动滑轮做功，同时还要克服动滑轮上的摩擦做功，因此使用动滑轮并不省功。
大量实验表明:使用任何机械都不能省功。
（二）机械效率
在用动滑轮提升重物时，动滑轮对物体所做的功是有用的，是必须做的，这部分功叫作有用功(W有用)。
提升重物时，不可避免地要对动滑轮本身做功和克服摩擦做功，这部分功叫作额外功(W额外)。
有用功与额外功的总和叫作总功(W总)。 W总= W有用+ W额外。
我们希望在总功中有用功所占的比例越大越好。有用功的比例大，说明机械的工作效率高。我们用有用功跟总功的比值来描述机械的这种特性，称之为机械效率(mechanical efficiency)。
机械效率(η)表示为
η= 有用/ 总 ×100%
有用功是总功的一部分，所以W有用< W总，因此η总是小于1。
（1）机械效率是评判机械性能的标志之一；
（2）机械效率读写通常用百分数表示；
（3）有用功是总功的一部分，所以
W有用< W总，因此η总是小于1。
例题 如图所示，工人用滑轮组提升重为100N的水上升4m，工人所用的拉力为40N，求：
（1）有用功；
（2）总功；
（3）额外功；
（4）机械效率
解（1）对水做功是有用功
W有用=Gh=100N×4m=400J；
（2）人对绳子做功是总功，依据装置图可知，直接作用在定滑轮的绳子段数n=3，绳子移动的距离s=nh=3×4m=12m；总功
W总=Fs=40N×12m=480J
（3）额外功W额外=W总-W有用=480J-400J=80J；
（4）机械效率η= 有用/ 总 ×100%=400J/480J×100%=83.3%
想一想，此装置中，工人所做的额外功包含由哪些部分？
所做额外功包含：提升动滑轮所做功；提升装水的桶所做功；克服滑轮轴间摩擦所做功。
想一想，此装置中，怎样提高机械效率？
（1）有用功一定时，减小额外功。
所做额外功包含：提升动滑轮所做功；提升装水的桶所做功；克服滑轮轴间摩擦所做功。
（2）额外功一定时，增大有用功。
（三）交流讨论
1.使用滑轮组提升重物时，影响其机械效率的因素有哪些
有用功：提升水重力。
额外功：动滑轮重力、装水桶重力、摩擦力。
2.使用杠杆提升重物时，机械效率能达到1吗
使用杠杆提升重物时，由于杠杆自身重力、摩擦力存在，有额外功，机械效率小于1.
3.如图所示是某地区的供水系统发生故障后，居民利用滑轮提水的情景。在这个情景中，人所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功
如图所示，人提升桶中的水所做的功是有用功。
人提升桶所做功是额外功；克服滑轮与轴间摩擦所做的功是额外功。
三、总结反思，超越自我
1．使用任何机械都不省功。
2. 有用功W有：实际需要做的功。
额外功W额：实际不需要，但又不得不做的功。
总功W总：有用功与额外功之和。
W总=W有+W额；
动力所做的功W总=Fs
3.机械效率：有用功跟总功的比值。
η=W有/W总 ×100%
四、板书设计，整合提升
1. 使用任何机械都不省功。
2. 有用功W有：实际需要做的功。
额外功W额：实际不需要，但又不得不做的功。
总功W总：有用功与额外功之和。
W总=W有+W额；
动力所做的功W总=Fs
3.机械效率：有用功跟总功的比值。
η=W有/W总 ×100%
五、大海扬帆，尝试远航
1. 下列说法正确的是（ ）
A．使用定滑轮可以省力，也可以省功
B．使用杠杆可以省距离，也可以省功
C．使用任何机械都不省功
D．使用滑轮组可以省力，也可以省功
2．下列说法不正确的是（ ）
A．用动滑轮提升重物时，动滑轮对重物所做功是有用功
B．对动滑轮本身做功和克服摩擦做功是额外功
C．有用功和额外功的和叫作总功
D．有用功与额外功的比值叫作机械效率
3．建筑工地.上，起重机几分钟内就能把所需的砖送到楼顶，如果I接用滑轮组来提升则需要几个小时，其原因是( )。
A.起重机的功率大，做功多
B.起重机的机械效率高，做功慢
C.起重机的功率大，做功快
D.起重机的机械效率高，做功多
4．一台机械做功时，下列说法正确的是( )。
A.机械做的额外功越少，机械效率就越高
B.机械做的有用功越多，机械效率就越高
C.机械做的总功越多，机械效率就越高
D.机械做的有用功在总功中占的比例越大，机械效率就越高
5．下列叙述中能够提高机械效率的是（ ）
A．增加有用功
B．减小机械间的摩擦
C．减小总功
D．使用最省力的机械
参考答案1.C；2.D；3.C；4.D；5.B。
六、作业：P114.T3
课外作业P114.T1、T2、T4。
P115 阅读材料 斜面
教学反思：
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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第九章 机械和功
9.5 使用机械是否省功
教学目标：
1.物理观念：
（1）使用机械是否省功。
（2）知道机械效率
2.科学思维：
通过实验和科学论证，培养质疑创新能力。
3.科学探究：
经历科学探究：使用机械是否省功全过程。问题与猜想、制订计划、收集证据、分析与结论。
4.科学态度与责任：
（1）知道机械效率小于1。
（2）知道提高机械效率的实际意义和方法，有合理改进机械、提高效率的意识，增强将科学服务于人类的责任感。
教学重点：使用机械是否省功；机械效率。
教学难点：提高机械效率的措施。
教学课时：1课时
教学用具：多媒体、
教学互动设计：
1、 创设情景，导入新课
使用理发的剪刀可以省距离，使用剪铁皮的剪刀可以省力。
使用辘轳可以省力，使用斜面——盘山公路可以省力。
使用动滑轮可以省力，使用机械做功快。
使用机械有的可以省力，有的可以省距离，使用机械能否省功呢？
二、新课讲授，师生互动
（一）探究：使用机械是否省功
问题与猜想 人们使用杠杆、轮轴、滑轮等机械是为了达到一定的目的。在使用中，有的机械可以省距离，有的机械可以省力。那么，使用机械能够省功吗 与同学交流一下你的猜想。
制订计划 直接用弹簧测力计吊起一个重物，弹簧测力计的拉力对重物做的功为W1。再用弹簀测力计通过一个动滑轮吊起重物，使重物上升相同的高度，弹簧测力计的拉力做的功为W2。比较这两个力所做的功就可以知道使用机械是否省功。
收集证据 用弹簧测力计测量拉力。记录重物和绳子自由端的始、末位置。将以上数据及计算结果填入表中。
探究使用机械是否省功
由实验结果可知，W2 W1。
请想一想这是为什么？
分析与结论
图甲中直接用弹簧测力计匀速提升重物，拉力要对重物做功。图乙中拉动绳子使动滑轮上升时，拉力在对重物做功的同时也要对动滑轮做功，同时还要克服动滑轮上的摩擦做功，因此使用动滑轮并不省功。
大量实验表明:使用任何机械都不能省功。
（二）机械效率
在用动滑轮提升重物时，动滑轮对物体所做的功是有用的，是必须做的，这部分功叫作有用功(W有用)。
提升重物时，不可避免地要对动滑轮本身做功和克服摩擦做功，这部分功叫作额外功(W额外)。
有用功与额外功的总和叫作总功(W总)。 W总= W有用+ W额外。
我们希望在总功中有用功所占的比例越大越好。有用功的比例大，说明机械的工作效率高。我们用有用功跟总功的比值来描述机械的这种特性，称之为机械效率(mechanical efficiency)。
机械效率(η)表示为
η= 有用/ 总 ×100%
有用功是总功的一部分，所以W有用< W总，因此η总是小于1。
（1）机械效率是评判机械性能的标志之一；
（2）机械效率读写通常用百分数表示；
（3）有用功是总功的一部分，所以
W有用< W总，因此η总是小于1。
例题 如图所示，工人用滑轮组提升重为100N的水上升4m，工人所用的拉力为40N，求：
（1）有用功；
（2）总功；
（3）额外功；
（4）机械效率
解（1）对水做功是有用功
W有用=Gh=100N×4m=400J；
（2）人对绳子做功是总功，依据装置图可知，直接作用在定滑轮的绳子段数n=3，绳子移动的距离s=nh=3×4m=12m；总功
W总=Fs=40N×12m=480J
（3）额外功W额外=W总-W有用=480J-400J=80J；
（4）机械效率η= 有用/ 总 ×100%=400J/480J×100%=83.3%
想一想，此装置中，工人所做的额外功包含由哪些部分？
所做额外功包含：提升动滑轮所做功；提升装水的桶所做功；克服滑轮轴间摩擦所做功。
想一想，此装置中，怎样提高机械效率？
（1）有用功一定时，减小额外功。
所做额外功包含：提升动滑轮所做功；提升装水的桶所做功；克服滑轮轴间摩擦所做功。
（2）额外功一定时，增大有用功。
（三）交流讨论
1.使用滑轮组提升重物时，影响其机械效率的因素有哪些
有用功：提升水重力。
额外功：动滑轮重力、装水桶重力、摩擦力。
2.使用杠杆提升重物时，机械效率能达到1吗
使用杠杆提升重物时，由于杠杆自身重力、摩擦力存在，有额外功，机械效率小于1.
3.如图所示是某地区的供水系统发生故障后，居民利用滑轮提水的情景。在这个情景中，人所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功
如图所示，人提升桶中的水所做的功是有用功。
人提升桶所做功是额外功；克服滑轮与轴间摩擦所做的功是额外功。
三、总结反思，超越自我
1．使用任何机械都不省功。
2. 有用功W有：实际需要做的功。
额外功W额：实际不需要，但又不得不做的功。
总功W总：有用功与额外功之和。
W总=W有+W额；
动力所做的功W总=Fs
3.机械效率：有用功跟总功的比值。
η=W有/W总 ×100%
四、板书设计，整合提升
1. 使用任何机械都不省功。
2. 有用功W有：实际需要做的功。
额外功W额：实际不需要，但又不得不做的功。
总功W总：有用功与额外功之和。
W总=W有+W额；
动力所做的功W总=Fs
3.机械效率：有用功跟总功的比值。
η=W有/W总 ×100%
五、大海扬帆，尝试远航
1. 下列说法正确的是（ ）
A．使用定滑轮可以省力，也可以省功
B．使用杠杆可以省距离，也可以省功
C．使用任何机械都不省功
D．使用滑轮组可以省力，也可以省功
2．下列说法不正确的是（ ）
A．用动滑轮提升重物时，动滑轮对重物所做功是有用功
B．对动滑轮本身做功和克服摩擦做功是额外功
C．有用功和额外功的和叫作总功
D．有用功与额外功的比值叫作机械效率
3．建筑工地.上，起重机几分钟内就能把所需的砖送到楼顶，如果I接用滑轮组来提升则需要几个小时，其原因是( )。
A.起重机的功率大，做功多
B.起重机的机械效率高，做功慢
C.起重机的功率大，做功快
D.起重机的机械效率高，做功多
4．一台机械做功时，下列说法正确的是( )。
A.机械做的额外功越少，机械效率就越高
B.机械做的有用功越多，机械效率就越高
C.机械做的总功越多，机械效率就越高
D.机械做的有用功在总功中占的比例越大，机械效率就越高
5．下列叙述中能够提高机械效率的是（ ）
A．增加有用功
B．减小机械间的摩擦
C．减小总功
D．使用最省力的机械
参考答案1.C；2.D；3.C；4.D；5.B。
六、作业：P114.T3
课外作业P114.T1、T2、T4。
P115 阅读材料 斜面
教学反思：
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