12.4机械效率（教学设计）初中物理人教版（2024）八下

人教版八年级物理（下册）第十二章 简单机械
第3节 机械效率（教学设计）
课题 12.3 机械效率
教材分析 本节内容由“有用功和额外功”“机械效率”两部分构成。 机械效率是本节教学的重点。教学中要通过实例分析有用功、额外功和总功，使学生真正认识机械效率的含义。 测量滑轮组的机械效率是本节的难点。教学中要组织学生经历测量的全过程，如让学生经历组装实验装置、测量数据、得出结论的过程，激发学生的学习兴趣，同时增加他们的实践体验。
教学目标 物理观念：能结合实例分析什么是有用功、额外功和总功；理解机械效率的概念，会利用公式η=W有用/W总进行有关计算，知道机械效率小于1。 物理思维：从生活实际出发，培养探究物理学的有关知识，深入认识事物的能力。 科学探究：经历测量机械效率的过程，通过参与探究斜面的机械效率的活动，学习拟定简单的科学探究计划和实验方案。 科学态度与责任：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。
教学重难点 教学重点：机械效率的概念和有关计算 教学难点：测量滑轮组的机械效率
教学方法 探究法、讨论法、讲授法
教学准备 多媒体课件、铁架台、滑轮、刻度尺、细绳、测力计、钩码
教学过程
教师活动 学生活动 设计意图
创设情境，导入新课 请同学们回忆下面这两个问题： 1、力对物体做功的两个必要条件是什么？ 2、功的计算式是什么？ 创设情境：小明家住在二楼，买了一些大米，可以直接提到二楼，也可以使用动滑轮拉到二楼。请思考： 1、两种方式提大米，人对物体做功了吗？ 2、使用动滑轮可以更省力，是否也能省功呢？ 让我们设计一个实验来探究这个问题吧。 合作探究，推进新课 学习任务一：使用动滑轮是否省功 【过渡】我们可以用钩码来代替大米，我们还需要刻度尺和弹簧测力计。 演示实验：每个钩码的质量是100g，将钩码提升0.1m， 此时甲图的弹簧秤示数是2N，乙图示数为1.2N 【结论】结论：使用动滑轮比直接提升物体不省功。 【推论】推论：使用任何机械不省功。（功的原理） 学习任务二：杠杆的平衡条件 【过渡】人们在使用机械的时候，为什么会比直接拉物体多做一些功呢？ 学生活动：阅读课本，完成学案单上任务二的相关内容。 【小结】 二、机械的三种功 1、有用功：为了满足人们需要所做的功为有用功W有 2、额外功：克服滑轮的重力和摩擦力所做的功（人们不需要但又不得不做的功）为额外功W额 3、总功：有用功和额外功之和（动力所做的功）为总功W总。 W总＝ W有＋ W额 【及时反馈1】 1、用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功？ 2、如果桶掉到井里，从井里捞桶的时候，捞上的桶里带了一些水，这种情况下哪部分是有用功，哪部分是额外功？ 学习任务三：机械效率 【过渡】工作中，我们总是希望额外功越少越好；也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。 教师讲解：在物理学中，用机械效率表示有用功在总功中所占的比例。 计算公式： 三者之间的关系： 学生小组讨论： 1．机械效率有单位吗？ 2．为什么机械效率没有大于1的？ 【小结】对于实际机械，不可避免地有摩擦，于是总是有额外功存在，所以η＜1。 【例题】如图，忽略绳重和摩擦，用拉力F拉着10 N的重物匀速上升，绳子自由端移动1 m，动滑轮重力2 N， 求：（1）拉力F；（2）物体上升的距离； （3）有用功，总功，机械效率。 （组织学生分析、讨论、计算；展示学生解题过程；总结、评价） 学习任务四：测量滑轮组的机械效率 小组任务：结合课本相关内容，完成学案相关内容，进行实验，记录数据，得出结论。 回忆课堂，进行小结 结合板书，进行本节课小结，最后进行课堂检测 思考、回答 思考、畅所欲言 观看演示实验，记录数据，分析得出结论 做笔记 进一步思考并回答 理解其中的有用功、额外功、总功 经过讨论回答：机械效率没有单位， 总小于1，用百分数表示。 学生解题 学生动手实验 学生分析讨论 学生自己归纳总结，分小组发言，教师对学生归纳发言较好的给予表扬，并指出其中的不足。 创设真实的情景，容易激发学生兴趣，顺利进入教学。 通过实验演示，给学生奠定一个使用任何机械都不会省功的初步印象 理解有用功、额外功和总功。并会判断有用功、额外功和总功。 练习机械效率公式的应用、使学生加深认识有用功、额外功和总功的概念。 锻炼分析实际问题的能力 通过交流与合作，培养学生团结合作精神。 培养学生分析解决问题的能力 让学生有表现自我的机会，并且发现学习过程中出现的问题
课堂检测 1．生产和生活中经常使用各种机械，在使用机械时，下列说法中正确的是（　　） A．可以省力、同时也可以省功 B．可以省力或省距离，但不能省功 C．只有在费力情况时才能省功 D．可以省距离，同时也可以省功 【答案】B 【详解】ACD．使用任何机械都不能省功，故ACD错误； B．使用机械可以省力、省距离或改变力的方向，但都不能省功，故B正确。 故选B。 2．如图是轱辘取水的装置，下列说法错误的是（　　） A．该装置能够省力 B．提水时克服摩擦做的功是额外功 C．该装置能够省功 D．提水时克服水的重力做的功是有用功 【答案】C 【详解】A．轱辘是一种变形的杠杆，在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，所以该装置能够省力，A正确，故A不符合题意； B．提水时，目的是提水，所以对水做的功是有用功，克服摩擦做的功是无用但又不得不做的功，所以提水时克服摩擦做的功是额外功，B正确，故B不符合题意； C．使用任何机械都不省功，C错误，故C符合题意； D．提水时，目的是提水，所以对水做的功是有用功，D正确，故D不符合题意。 故选C。 3．如图所示用滑轮组提升物体。测得物体重力为3N，滑轮组在1s内将物体匀速提升0.2m，绳子自由端拉力F为2N，不计绳重和轮轴间的摩擦。关于此过程，下列判断正确的是 （　　） A．动滑轮重力为0.8N B．滑轮组做的有用功为1.2J C．滑轮组的机械效率为75% D．绳子自由端移动的速度为1m/s 【答案】C 【详解】A．不计绳重和摩擦，由于拉力 所以，动滑轮的重力 G动=nF-G=2×2N-3N=1N 故A错误； B．根据题意知道，有用功 W有用=Gh=3N×0.2m=0.6J 故B错误； C．由图知道 n=2 则绳子自由端移动的距离 s=nh=2×0.2m=0.4m 拉力做的功为 W总=Fs=2N×0.4m=0.8J 此时滑轮组的机械效率为 故C正确； D．绳子自由端移动的速度为 故D错误。 故选C。 4．如图所示，固定斜面长5m、高2.5m，木箱重150N。小明用100N的推力沿斜面向上推木箱，使木箱沿斜面匀速从底端运动到顶端的过程中，下列判断正确的是（　　） A．使用斜面既可以省力也可以省功 B．小明克服木箱重力做的功为250J C．斜面的机械效率为50% D．小明克服斜面摩擦力做的功为125J 【答案】D 【详解】A．使用斜面时可以省力，由于要克服摩擦力做额外功，要多做功，所以不能省功，故A错误； B．小明克服木箱重力做的有用功 故B错误； C．推力做的总功 斜面的机械效率 故C错误； D．小明克服斜面摩擦力做的额外功 故D正确。 故选D。 5．在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小刚用如图所示滑轮组进行了三次实验，实验数据如表所示。 实验序号物重G/N物体上升的高度h/m拉力F/N绳端移动的距离s/m机械效率①40.31.80.974.1%②60.32.60.976.9%③80.33.30.9
（1）本实验中用到的测量工具有___________和___________； （2）在第②次实验中，做的有用功是___________J，额外功是___________J； （3）第③次实验中滑轮组的机械效率是___________（结果保留至0.1%）； （4）通过分析实验数据可以得出：同一滑轮组提升的物重增大，机械效率将___________（均选填“增大”、“减小”或“不变”）； （5）若弹簧测力计没有竖直向上拉，则测得的机械效率将___________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 【答案】 弹簧测力计 刻度尺 1.8 0.54 80.8 增大 偏小 【详解】（1）[1][2]实验中需要测量物体的重力、拉力以及物体上升的高度，因此实验中需要弹簧测力计和刻度尺。 （2）[3]根据图示和记录表格可知，动滑轮上绳子的股数为3，s＝nh，第②次实验中滑轮组的有用功 [4]总功 额外功 （3）[5]第③次实验中滑轮组的机械效率 （4）[6]根据表中数据可知同一滑轮组提升物体，物重增加，机械效率提高。所以可得结论：同一滑轮组提升的物重增大，有用功增大，机械效率将增大。 （5）[7]当拉力的方向不在竖直方向上时，由于动力臂变短，会造成拉力偏大，从而使得总功变大，根据知，在有用功不变的情况下，总功增大，所以机械效率偏小。
板书设计 12.3 机械效率 一、功的原理：使用任何机械都不省功 二、机械的三种功 1、有用功：为了满足人们需要所做的功为有用功W有 2、额外功：克服滑轮的重力和摩擦力所做的功（人们不需要但又不得不做的功）为额外功W额 3、总功：有用功和额外功之和（动力所做的功）为总功W总。 W总＝ W有＋ W额 三、机械效率 1、定义：在物理学中，用机械效率表示有用功在总功中所占的比例。 计算公式：
教学反思 整节课内容较为饱满，部分环节衔接不够顺畅，导致后期实验的时间不足，个别小组都未能完整做完实验，只能调整到课后继续完成相关实验。还是需要再部分环节的设计上再精简一些，学生会的东西不讲，学生能自己看懂的也不讲，重点讲重难点、易错点即可。