測量杠桿的機械效率教學(xué)設(shè)計

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載? 初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)理念：? 生活走向物理，從物理走向社會；? 重科學(xué)探究，提倡學(xué)習(xí)方式多樣化；? 注意學(xué)科滲透，關(guān)心科技發(fā)展；? 教學(xué)綜述： 機械效率是一個抽象的概念，要理解機械效率必須先理解有用功、額外功和總功的概念。概念嵌套，邏輯關(guān)系比較復(fù)雜。解決方法：通過學(xué)生觀察現(xiàn)象，以及動手實驗探究創(chuàng)設(shè)物理情境， 在觀察實驗的基礎(chǔ)上充分探討， 明確有用功、額外功、總功的意義，通過對數(shù)據(jù)分析、 比較，得出機械效率的定義，并根據(jù)測量數(shù)據(jù)計算各組裝置的機械效率。 分析簡單機械的機械效率與哪些因素有關(guān)，研究提高機械效率的方法，從而更加深入的理解機械效率。? 教學(xué)原則：提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和動手

2、能力， 培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、 分析能力和歸納能力， 讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的過程也熟練掌握一些基本的科研態(tài)度、 科研方法和科研步驟。教學(xué)方法：觀察現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)特征；啟發(fā)引導(dǎo)、科學(xué)探究；歸納總結(jié)、形成規(guī)律。? 1. 重點難點分析? 重點：建立機械效率及相關(guān)概念， 理解機械效率的意義， 會分析和測定動滑輪和斜面的機械效率。 通過引用學(xué)生認(rèn)知中已有的概念 如正確率、點擊率進(jìn)行類比，來幫助建立機械效率的概念。? 難點：利用分析比較和實驗探究方法， 將抽象的物理概念具體化。 在掌握知識的同時，學(xué)習(xí)科學(xué)思維方法。2. 創(chuàng)設(shè)物理情境的策略聯(lián)系實際：生活中經(jīng)常需要將物體舉高，如工人抬飯箱；將書包背起來的過程，都需要對

3、物體功。起重機將建筑構(gòu)件吊起。物體沿斜面坡道上升。汽車在盤山公路上行駛。3. 實施探究活動的策略 （以斜面為例）? 組裝器材? 分析：在斜面上拉動物體和沿豎直方向提升物體學(xué)習(xí)必備歡迎下載? 提出猜想和假設(shè)（以斜面為例）? 教師引導(dǎo)：斜面的機械效率大小，與什么因素有關(guān)？1.斜面的機械效率與斜面傾斜程度有什么關(guān)系? 猜想：斜面的傾斜程度越大，機械效率越高2. 研究斜面的機械效率與物體斜面之間接觸面大小有什么關(guān)系？? 猜想：機械效率與物體斜面之間接觸面大小無關(guān)3. 研究斜面的機械效率與它的粗糙程度有什么關(guān)系？? 猜想：表面越光滑，機械效率越高4. 研究斜面的機械效率與物重有什么關(guān)系？? 猜想：研究斜

4、面的機械效率與物體的重力無關(guān)? 生：斜面的機械效率可能與斜面的高度、斜面長度、傾斜程度、斜面坡度、斜面粗糙程度、物體重力有關(guān)。? 師：能說說的猜想依據(jù)嗎？? 生：我覺得可能與斜面的粗糙程度有關(guān)， 斜面越粗糙， 克服摩擦力所做的額外功就越多，機械效率越低。? 師：有道理。摩擦是影響機械效率的一個重要因素，摩擦力越大，做的額外功就越多，機械效率就越低。? 生：我覺得可能與斜面的傾斜程度有關(guān)， 斜面的傾斜程度越大， 把物體提升得也越高，機械效率就越高。? 生：我認(rèn)為可能與斜面的坡度有關(guān)。坡度越大，斜面的機械效率越高。? 生：我覺得可能與物體的重力有關(guān)， 物體越重，所以機械效率高 （或越低）。? 生：

5、我認(rèn)為可能與斜面的長度有關(guān)， 斜面越長，克服摩擦力所做的額外功也越多，機械效率就越低。? 生：我認(rèn)為可能與物體對斜面的壓力有關(guān)，壓力越大，機械效率越低（或越高）。? 生：我認(rèn)為可能與斜面的高度有關(guān)，斜面越高，做的有用功就越多，機械效率越高。學(xué)習(xí)必備歡迎下載? 師：很不錯，同學(xué)們猜想了這么多因素，而且說得有理有據(jù)。我們能不能把這些因素中相類似的因素合并合并，把問題簡化一下呢？誰來說？? 生：我覺得斜面的坡度與斜面的傾斜程度可以合并? 師：坡度與傾斜程度是不是一個意思呀？? 生：我覺得物體對斜面的壓力與物體的重力可以合并。? 師：物體越重，對斜面的壓力也越大，那我們把它們合并為重力，因為壓力不太好

6、測量。? 生：我認(rèn)為斜面的高度與斜面的長度也都可以合并為斜面的傾斜程度， 因為固定高度，只改變長度或固定長度只改變高度都相當(dāng)于改變了斜面的傾斜程度，效果是一樣的。? 師：說得有道理，能演示一下嗎？? 生：演示并解說。把斜面長度固定， 只改變斜面高度， 斜面的傾斜程度變了；把斜面高度固定， 只改變斜面的長度， 斜面的傾斜程度也變了。 這兩種方法達(dá)到的效果是一樣的。? 師：這兩種方法都改變了斜面的傾斜程度。但哪一種方法更好？? 生：固定高度，改變斜面的長度更實用。? 師：按照同學(xué)們的討論結(jié)果， 進(jìn)行合并后， 影響斜面的機械效率的因素有幾個？? 生：斜面的傾斜程度、斜面的粗糙程度、物體重力。當(dāng)一個物

7、理量與幾個因素有關(guān)， 用什么方法來進(jìn)行探究呢？控制變量法。 當(dāng)一個量與多個因素有關(guān)， 在探究其中一個因素時， 我們要控制其它的因素一定， 這就是控制變量法。 由于本課題探究的因素較多， 課堂教學(xué)時間有限， 可以讓各小組的同學(xué)只就其中一個比較感興趣的問題來進(jìn)行探究， 各小組討論確定具體探究問題，做出實驗設(shè)計方案，畫出實驗的圖例和實驗記錄表格。實驗：測量斜面的機械效率? 步驟：1. 每一組給 1 塊長方體的木塊、一塊長木板、一輛小車、一把刻度尺、一只彈簧測力計。木塊和木板可以構(gòu)成一個斜面。2. 設(shè)計實驗方案。在實驗中需要進(jìn)行哪些操作？要測量哪些量？并設(shè)計實驗數(shù)據(jù)記錄表。學(xué)習(xí)必備歡迎下載3. 與其他

8、小組進(jìn)行交流，看看誰的設(shè)計方案更好。借助如下的方框完成實驗數(shù)據(jù)記錄表。4. 選擇設(shè)計科學(xué)、易于操作的實驗方案進(jìn)行實驗，并把實驗數(shù)據(jù)記錄在表內(nèi)5. 由實驗測出的數(shù)據(jù)算出斜面的機械效率6. 你認(rèn)為斜面的機械效率可能跟哪些因素有關(guān)？提出你的猜測7. 設(shè)計實驗方案，檢驗?zāi)愕牟聹y是否正確。? 討論：1. 機械效率總是小于 1 ，為什么？2. 你認(rèn)為可以從哪些方面提高機械效率？4. 引導(dǎo)分析推理的策略 （以滑輪組為例）? 結(jié)合實例通過多媒體展示四種運沙子上樓的方法， 組織學(xué)生討論選擇哪種方法最好 ? 為什么 ? 分析有用功，額外功和總功。? 設(shè)問置疑 :5. 建立物理概念的策略機械效率概念的建立 任何機械

9、本身都受到重力作用，相對運動的零件之間又存在摩擦。所以使用任何機械，除了有用功之外都不可避免地要做額外功。機械效率公式：測量杠桿的機械效率? 用如圖所示的實驗裝置測量杠桿的機械效率。 實驗時，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使掛在較長杠桿下面的鉤碼緩緩上升。學(xué)習(xí)必備歡迎下載? （ 1 ）實驗中，將杠桿拉至圖中虛線位置，測力計的示數(shù) F 為 N，鉤碼總重 G 為 1.0N ，鉤碼上升高度 h 為 0.1m ，測力計移動距離 s 為 0.3m ，則杠桿的機械效率為 % 。請寫出使用該杠桿做額外功的一個原因：。? （ 2 ）為了進(jìn)一步研究杠桿的機械效率與哪些因素有關(guān)，一位同學(xué)用該實驗裝置，先后將鉤碼掛在

10、 A 、 B 兩點，測量并計算得到下表所示的兩組數(shù)據(jù)：根據(jù)表中數(shù)據(jù)， 能否得出杠桿的機械效率與所掛鉤碼的重有關(guān)， 鉤碼越重其效率越高 ?±的結(jié)論？答；? 請簡要說明兩條理由：? ；? .6. 進(jìn)行教學(xué)評價的策略? 1. 正確理解有用功、額外功、總功概念? 2. 能分析歸納建立機械效率概念? 3. 會設(shè)計并完成實驗，探究影響機械效率因素? 主要從以上三個方面對學(xué)習(xí)效果進(jìn)行“自評”、“互評”與“教師評”。? 設(shè)計簡潔、實用的評價量規(guī)姓名評價分析與概括能力研究意識合作精神與能力總評自評小組評三、學(xué)生常見問題分析與解決策略1功率與機械效率的區(qū)別是什么？? 功率 P=W/t 即單位時間內(nèi)所做的

11、功。功率是表示做功快慢的物理量。功率大的機械做功快，單位時間提供（或消耗）的能量多。學(xué)習(xí)必備歡迎下載? 機械效率 是有用功占總功的比值。 它是表征機械做功時其有用的成分高低。機械? 提供（或消耗）的總能量中有用的成分越高，機械的性能相對而言就好。所以，它們是完全不同的兩個物理量。功率和效率是二個不同的概念。 機械的功率有輸入功率和輸出功率之分。輸入功率是由原動機來提供（如電動機、汽油機等）。因摩擦力等原因其輸出功率要小于輸入功率，二者的百分比即為機械效率。故只有在輸入功率不變的前提下，機械效率高，其輸出功率才大。2效率高的機械就省力嗎？? 用一個彈簧測力計，利用家中案板和茶杯做了以下實驗：?

12、A. 把杯子放在塑料袋中，在杯子中加入適量的水，用彈簧測力計測得杯子和水的總重量 G。? B. 用案板作斜面，把一只水杯通過細(xì)繩與彈簧測力計連接，拉動彈簧測力計，把盛水的杯子勻速拉上斜面。?C.分別測出拉力 F 、杯子移動的距離s和升高的高度 h 。? D. 改變斜面的高度，重復(fù)上述實驗。3怎樣提高機械效率？? 滑輪組：如果你是設(shè)計者， 怎樣提高機械效率？如果你是使用者， 怎樣提高機械效率？? 減輕動滑輪重、繩重、減小輪軸間摩擦增大物重。1. 減少機械自重 .2. 減少機械的摩擦等來減小額外功 .3.在額外功一定時，增大有用功.學(xué)習(xí)必備歡迎下載? 一般來說：提高機械效率的辦法是改進(jìn)結(jié)構(gòu)，使它更

13、合理、更輕巧，在使用中按照技術(shù)規(guī)程經(jīng)常保養(yǎng)，定時潤滑，以減小摩擦。4 為什么機械效率總是小于 1 ？幾種機械組合后的機械效率仍然小于 1 嗎？有用功跟總功的比值叫機械效率。有用功總小于總功，所以機械效率總小于1 。意義：機械效率表示機械利用功的效果，效率越大，利用的效果越好，有用功在總功中所占比例越大；。任何機械的機械效率總是小于1（小于 100）對于機械系統(tǒng)的效率計算初中階段不作要求， 如果系統(tǒng)是由幾個機械簡單串聯(lián)而成，則系統(tǒng)的總效率是各個機械的效率的連乘積， 其結(jié)果仍是小于 1 的 ( 乘法原理 ) 。如果系統(tǒng)的組成比較復(fù)雜，可應(yīng)用功率流的概念求出輸出功和輸入功的關(guān)系，從而求得機械系統(tǒng)的總效率。 一臺機器所做的有用功與總功越接近，這臺機器的機械效率就越高。反證的方法： 如果機械效率等于1 ，只有不做額外功， 而實際的機械不可能不做額外功（額外阻力總是存在的）。故實際機械的機械效率不可能等于 1 。如果機械效率大于 1 ，則要求有用功大于總功，這當(dāng)然是不可能的。5 為什么說機械效率是從能的方面描述機械的性能？機械是否省力？是從力的角度說明該機械的性能優(yōu)劣。 機械效率是有用功占總功的比值。功是能量變化的量度， 在一個