沪粤版2020年物理九年级上册第11章《第3节　如何提高机械效率》教案（2课时）

《第三节　如何提高机械效率》教案
教学目标
1．了解有用功、额外功和总功概念；会进行机械效率的计算。
2．会测滑轮组的机械效率；会探究影响滑轮组的机械效率的因素。
3．根据生活事例认识物理知识，并运用物理知识解决实际问题。
4．经历测算滑轮组机械效率的过程，学习测算简单机械效率的方法。
5．通过学习“效率”的概念，增强节约意识，提高对科学发展观的认识。
教学重点
机械效率的概念；测滑轮组的机械效率。
教学难点
分析有用功、额外功；根据实验数据分析、归纳科学规律。
课时安排
2课时
课前准备
课件
教学过程
第1课时　机械效率
一、导入新课
现代社会是讲求效率的节约型社会，时时处处都要讲究提高效率。我们使用机械也要讲效率。那么，什么是机械效率呢？
这节课，我们就一起来探究学习《第三节　如何提高机械效率》的相关知识。（板书课题）
二、自学互研
（一）什么是有用功和额外功
自主阅读教材P11～12内容，独立思考并完成：
1．使用机械时，对人们有用的功(为达到我们目的而做的功)叫做有用功，对人们没有用但又不得不做的那部分功叫做额外功，有用功与额外功之和叫做总功，即W总＝W有用＋W额外。
2．用木筐把生活用煤搬到住宅区的五楼，人对煤所做的功叫有用功，人对木筐做的功叫额外功，人对木筐和煤做的功的总和叫总功。
3．如图所示，拉力F＝80N，物体重G＝120N，若绳子自由端匀速拉动的距离s＝4m，物体被提高的距离h＝2m，求：
(1)拉力所做的有用功。
(2)拉力所做的总功。
解：(1)W有＝Gh＝120N×2m＝240J。
(2)W总＝Fs＝80N×4m＝320J。
（二）什么是机械效率
4．有用功与总功的比值叫做机械效率，用公式η＝×100%来表示，η是一个比值，它的大小总小于1。
5．如图所示，工人利用滑轮组将沙子从地面提升到距地面6m高的三楼，沙子的质量为50kg，装沙子的桶的质量为8kg，动滑轮的质量为2kg，工人匀速拉绳子的力为300N(忽略摩擦和绳重，g取10N/kg)求：
(1)工人做的总功；
(2)工人做的额外功。
解：(1)拉力做功：W总＝Fs＝300N×12m＝3600J；
(2)∵忽略摩擦和绳重，∴W额＝(G桶＋G动)h＝(m桶＋m动)gh＝(8kg＋2kg)×10N/kg×6m＝600J。
三、合作探究
1．对学
分享独学1～5题：(1)对子之间检查独学成果，用红笔互相给出评定等级。(2)对子之间针对独学的内容相互解疑，并标注对子之间不能解疑的内容。
2．群学
小组研讨：(1)小组长先统计本组经对学后仍然存在的疑难问题，并解疑。(2)针对将要展示的方案内容进行小组内的交流讨论，共同解决组内疑难。
四、交流展示
方案一　各小组分工合作，完成下面实验：
(1)如图甲，用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，计算拉力所做的功W1。
(2)如图乙，用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，再次计算拉力所做的功W2。
(3)比较W1、W2的大小并分析原因。并求出动滑轮的机械效率。
方案二
问题1：如图所示用滑轮或滑轮组(单个滑轮的型号、重力相等)提起同一重物，其中机械效率最高的是(　B　)
,A)　　　　　,B)　　　　　,C)　　　　　,D)
问题2：用一个动滑轮在5s内将一重为200N的物体匀速向上提起3m，拉力为150N。这个动滑轮的机械效率是多少？拉力的功率有多大？
解：机械效率η＝＝≈66.7%，拉力的功率P＝＝＝180W。
五、板书设计
第1课时　机械效率
1.什么是有用功和额外功
2.什么是机械效率
六、教后反思
第2课时　测机械效率
一、导入新课
这节课，我们就一起来探究学习《测机械效率》的相关知识。（板书课题）
二、自学互研
（一）测算滑轮组的机械效率
自主阅读教材P12～13内容，独立思考并完成：
1．测量滑轮组的机械效率
原理
η＝＝
器材
除钩码、铁架台、滑轮、细线外，还需刻度尺、弹簧测力计
测量的
物理量
钩码重G、钩码被提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离s
注意
事项
必须匀速竖直拉动弹簧测力计使钩码升高，以保证测力计示数大小不变
2．如图所示，在“测滑轮组机械效率”的实验中，物体重为5.4N。若物体上升高度为10cm，此时弹簧测力计的示数如图中所示，是2.4N，则滑轮组的机械效率是75%。
（二）如何提高机械效率
自主阅读教材P13内容，独立思考并完成：
3．提高机械效率的主要办法是改进机械结构，使其更合理，更轻巧。此外，依照技术规程操作，定时保养，使机械始终处于良好的运转状态。
4.如下表所示为某小组同学用如图所示的装置提升重物所测机械效率的情况，分析实验数据，回答问题：
　　
实验次数
钩码重G/N
动滑轮重G/N
拉力F/N
滑轮组的机械效率η
1
0.5
0.4
0.35
47.6%
2
0.5
0.4
0.38
43.9%
3
1
0.6
0.62
53.8%
4
1
0.8
0.71
46.9%
5
2
0.6
0.98
68.0%
6
2
0.8
1.06
62.9%
(1)实验中影响滑轮组机械效率的主要因素是什么？
答：重物的重和动滑轮重。
(2)1、2两个小组的动滑轮重相同，提起的钩码重也相同，测出的滑轮组的机械效率却不同，可能的原因是什么？
答：摩擦力不同。
三、合作探究
1．对学
分享独学1～4题：(1)对子之间检查独学成果，用红笔互相给出评定等级。(2)对子之间针对独学的内容相互解疑，并标注对子之间不能解疑的内容。
2．群学
小组研讨：(1)小组长先统计本组经对学后仍然存在的疑难问题，并解疑。(2)针对将要展示的方案内容进行小组内的交流讨论，共同解决组内疑难。
四、交流展示
方案一　各小组分工合作，完成下面实验：
(1)如图安装滑轮，记下钩码所受的重力G及钩码和弹簧测力计的位置；
(2)缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高h，读出拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s；
(3)算出有用功、总功、机械效率；
(4)改变钩码的数量，再做两次上面的实验，讨论一下影响滑轮组机械效率的因素。
方案二　实验：(多媒体展示)某实验小组利用如图所示的装置测滑轮组机械效率，记录数据如下表：
实验
序号
钩码
重/N
钩码上升
的高度/m
拉力
绳端移动
的距离/m
机械效
率/%
①
4
0.1
1.8
0.3
74.1
②
6
0.1
2.4
0.3
______
(1)实验时，应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计；
(2)第2次实验中，拉力做的总功是0.72J，滑轮组做的有用功是0.6J，滑轮组的机械效率η＝83.3%(结果保留一位小数)；
(3)由记录数据分析，两次机械效率不同的主要原因是钩码重不同。
五、板书设计
第2课时　测机械效率
1.测算滑轮组的机械效率
2.如何提高机械效率
六、教后反思