人教版初中物理八年級下冊課時46 第十二章簡單機械 第3節(jié)機械效率（二） 教案

第三節(jié)機械效率（第二課時）教學(xué)設(shè)計同學(xué)們，大家好，我是廣州市花都區(qū)圓玄中學(xué)的王瑋老師，歡迎進(jìn)入八年級人教版物理第十二章《機械效率》第二課時的學(xué)習(xí)。這節(jié)課，我們的學(xué)習(xí)目標(biāo)是：能設(shè)計實驗方案測量斜面的機械效率通過實驗了解斜面的特點通過實驗加深理解機械效率，并會用機械效率的公式進(jìn)行計算小明遇到一個難題，要把一些很重的大箱子搬上車，他試著直接搬上去，可是太費勁了。于是他想起上節(jié)課學(xué)習(xí)的滑輪組，可以用來提升重物?？墒擒図斏蠜]有掛滑輪的鉤子，手邊上也沒有滑輪，那就組裝不了滑輪組，可把他愁壞了。你有什么好主意嗎？老師給了他個建議，用一塊木板輕松搞定。小明用木板搭成一個斜面，沿著斜面就能將箱子推上車了。這個斜面就是一種簡單機械。斜面在我們生活中很常見。比如：無障礙通道、斜面?zhèn)魉蛶А⑦€有登車橋、盤山公路都是斜面當(dāng)垂直提升重物有困難時，可以選擇斜面這種簡單機械。在上節(jié)課我們做實驗對比了直接提升物體和用動滑輪提升同一物體到同一高度。直接提升物體，拉力1.5N9.8cm,根據(jù)公式W=Fh0.147J0.9N端移動了19.60cm同樣帶入公式計算，得到拉力做功0.176J對比拉力大小可知，使用動滑輪省力了。對比拉力做功大小可知，使用動滑輪多做了一些額外功。如果不使用滑輪，而是用斜面提升重物，省力嗎？省功嗎？機械效率會不會是100%呢？接下來我們來設(shè)計實驗方案測量斜面提升物體的機械效率。在實驗室里，用一塊長木板和一個木塊就可以做成斜面。將物體放在斜面底端，沿著斜面向上拉，物體就可以提高到一定高度了。請同學(xué)們回憶上節(jié)課的知識：什么是機械效率呢？學(xué)生錄音回答：機械效率是有用功占總功的百分比。非常正確，根據(jù)機械效率的公式一塔等于有用功除以總功。所以要測量斜面的機械效率，要先測量斜面的有用功和總功。什么是斜面的有用功呢？學(xué)生回答：直接勻速拉著物體提高一定高度，拉力做的功就是有用功。學(xué)生錄音回答：因為加速拉會增加物體的動能，但我們的目的是提升物體到一定高度?；卮鸬梅浅：?，我們使用斜面的目的僅僅是提升物體到一定高度，而不是增加物體的動能，所以只能勻速拉。勻速提升物體到一定高度，拉力F直做的功就是有用功。如何測量有用功呢？是不是一定要將物體勻速拉著提高，并測量提高時的拉力，和移動距離才能測出有用功呢？我們來對物體進(jìn)行受力分析，物體由于被勻速提高，受到的重力與拉力二力平衡，大小相等。所以我們可以直接測量靜止時物體重力G的大小，替代F直。豎直方向上移動的距離s稱為高度h，所以我們需要測量物體的重力和提高的高度。由于使用斜面會將物體提高一定高度，所以我們沿著斜面拉動物體之后，再測量高度h就可以了。接下來我們該考慮如何測量總功了。什么是使用斜面提升物體的總功呢？學(xué)生回答：使用斜面提升物體時，拉力做的功為總功。是的沿著斜面把物體從斜面底端拉到一定高度，拉力做的功就是總功。如何測量總功呢？學(xué)生回答：沿著斜面語速拉著物體移動，要測量……拉力和移動的距離。說的非常好，根據(jù)總功的計算公式W拉S，用測力計拉著物體，沿斜面勻速運動一段距離，讀出F拉的大小、再用刻度尺量出物體沿斜面運動的距離S，就可以了。面長度”這句描述，我們在圖中標(biāo)注出來，請你仔細(xì)想一想，有什么不當(dāng)嗎？學(xué)生回答：物體運動距離應(yīng)該是左側(cè)到左側(cè)的距離，或者在右側(cè)到右側(cè)距離，他測得是左側(cè)到右側(cè)的距離，是錯的。這位同學(xué)回答得非常嚴(yán)謹(jǐn)，由于物體有一定的體積大小，并不是一個點。所以物體沿斜面的運動距離，并不是長木板的長度。那這樣描述距離就是錯的。按照剛剛這位同學(xué)的說法，物體沿斜面運動的距離應(yīng)該這樣測量。右側(cè)到右側(cè)的距離，或者左側(cè)到左側(cè)的距離。大家一定要注意這些細(xì)節(jié)距離水平地面的垂直距離”是不是也有問題呢？學(xué)生回答：斜面最高點的離地距離不是物體升高的高度，物體不是從地面開始運動的，長木板有厚度。這位同學(xué)觀察得非常仔細(xì)物體開始運動的的地方不是地面，而右邊測量的高度，卻是從地面開始的。這樣測量有問題，那怎么樣解決這個問題呢？學(xué)生回答：把物體開始運動時的離地高度也測量出來，減掉就行了。就是這個起點高度。把終點高度和起點高度分別測量出來，相減就可以求出物體升高的距離。根據(jù)熱心同學(xué)的建議，這位同學(xué)改正后又寫了一次實驗步驟，我們來看一下。實驗步驟可以借助作圖標(biāo)注來輔助說明，這樣比純文字說明更容易理解。按照這個實驗步驟，同學(xué)們可以做實驗了。實驗視頻中，測量距離的刻度尺是直接從桌面開始測量的。因為它的零刻度線在刻度尺邊緣。常見的刻度尺還有這兩種，乙刻度尺的0刻度線不在邊緣，并且不透明。丙刻度尺的0刻度線也不在邊緣，但是透明。這兩種刻度尺都無法從桌面量起，那怎么辦呢?學(xué)生回答：在細(xì)繩上標(biāo)點，量細(xì)繩長度我們按照這位同學(xué)的方案來試一試如果是丙這種刻度尺，有什么簡便方法嗎？學(xué)生回答：可以把斜面移到桌子邊緣來測高度這位同學(xué)表達(dá)的不是很清晰，我們來看他的操作過程：他直接把刻度尺放在桌子邊緣外側(cè)，使零刻度線與桌面重合，然后直接讀數(shù)即可。這兩種方法你學(xué)會了嗎？我們把實驗數(shù)據(jù)記錄在表格中，大家快拿起筆來算一算機械效率吧。請大家暫停播放來完成機械效率的計算。首先我們終點高度減去起點高度0.058m，得到0.072米然后計算有用功：用重力乘以物體升高高度0.072m，得到焦耳。然后再計算總功：拉力乘以物體沿斜面的距離0.51m，得到焦耳。0.129J除以總功0.71J18.2%現(xiàn)在我們來分析表格中的數(shù)據(jù)，請大家思考，使用斜面省力嗎？為什么？學(xué)生回答：可以省力，牛小于牛非常正確。判斷使用機械是否省力，要對比不用機械直接作用的力和用了機械的力的大小關(guān)系，再做判斷。那么用斜面可以省功嗎？0.129J.用斜面做的功多了。0.71J0.129J0.581J學(xué)生回答：是額外功這部分額外功是因為什么因素而多做的功呢？學(xué)生回答：因為斜面與物體間的摩擦力說得很好，用斜面提升物體，我們不得不克服斜面與物體間的摩擦力而多做一些功，這就是額外功。通過上面的實驗過程，我們對斜面的機械效率有了一定的了解下面我們用機械效率的公式來完成一個小計算吧。請同學(xué)們暫停播放來完成這道題我們?nèi)Τ鲱}目中的關(guān)鍵條件，重4.5N，勻速拉到高處，拉力為1.8N1.2m,高0.3m，求斜面的機械效率h所做的功作為有用功，又因為直接拉物體的力與物體重力相等，所以有用功等于物體重力乘以提升高度，等于4.5N*0.3m=1.35J使用斜面的拉力所做的功為總功，W總=FS=1.8N*1.2M=2.16J，最后將有用功和總功代入公式，算出機械效率大小為62.5%。你算對了嗎？:接下來請同學(xué)們暫停播放完成這道練習(xí)題。1把重為G的物體甲從A點豎直向上勻速拉至B；F甲SF以，用平行于斜面的拉力把重也為G的物體乙從C點勻速拉至與B點等高的D點，此過程中繩的拉力對乙做的功為W有等高，W有等于為η/W總所以答案A正確。我們再來做一道難度稍大的計算題請同學(xué)們暫停播放來完成這道題。580%一問求有用功。有用功是直接提高該物體做的功，可以表示為重力與高度相乘。1J。第二問求拉力大小，怎樣求拉力呢？受力分析可以嗎？我們發(fā)現(xiàn)條件不足，不能受力分析。我們就要F呢？就是總功的計算公式W總先找到W總和距離S就能求出拉力了。距離S1米是已知條件，但是總功不知道，那我們就要想辦法求出總功。還有哪個公式里包含W總呢？就是機械效率的公式。我們再從題目條件中找到：效率為80%，還有第一問已經(jīng)求出了有用功為1J，全部已知，就可以求出總功，那拉力也可以求出來了。在答題時，要將分析過程調(diào)轉(zhuǎn)來寫，第一步求總功，注意公式變形：總功等于有用功除以機械效率，代入數(shù)據(jù)：80%1.25J。第二步求拉力原始公式也要變形：拉力F等于總功除以距離S，代入數(shù)據(jù)：1.25J1.25N.通過這節(jié)課學(xué)習(xí)，我們知道了：械完成時，拉力做的功為總功。當(dāng)用文字不能清楚說明實驗步驟時，可以畫圖輔助說明。使用斜面提升物體，可以省力。由于斜面與物體間的摩擦而多做一部分額外功，使機械效率小于一。機械效率的公式一塔等于有用功除以總功，三個物理量知二求一。同學(xué)們，大家好，我是廣州市花都區(qū)圓玄中學(xué)的王瑋老師，歡迎進(jìn)入八年級人教版物理第十二章《機械效率》第二課時的答疑課。斜面是一種省力的簡單機械，但是由于摩擦力的影響而多做一部分額外功，使機械效率小于1如果想要提高斜面的機械效率，可以有什么方法呢？首先我們要先探究：什么因素會影響斜面的機械效率？大家可以根據(jù)所學(xué)知識和自己的理解做出猜想。有同學(xué)猜想是：斜面的坡度？也有同學(xué)猜想：斜面的粗糙程度？現(xiàn)在我們設(shè)計方案來完成這個探究：探究斜面機械效率與粗糙程度的關(guān)系。請大家思考：本實驗要控制什么？改變什么？觀察什么？學(xué)生錄音：控制斜面坡度，物體重力、提高高度不變學(xué)生錄音：改變斜面的粗糙程度，觀察機械效率的變化沒錯，改變粗糙程度，控制其他物理量不變?？纯礄C械效率是否改變了，這個實驗方法就是控制變量法實驗原理是：這條公式，我們要測量物體重力，沿斜面拉力，沿斜面移動距離和升高高度，上節(jié)課我們已經(jīng)學(xué)會了測量斜面機械效率。而這個實驗需要增加棉布和毛巾來改變斜面的粗糙程度。請大家設(shè)計記錄實驗數(shù)據(jù)的表格。請同學(xué)們暫停播放來完成。表格中要包含有記錄的數(shù)據(jù)和改變的因素。按照這個方案，大家可以做實驗了。這是一位同學(xué)實驗后記錄的數(shù)據(jù)我們來分析：斜面材料由木板變?yōu)槊薏?，再到毛巾，粗糙程度越來越大而機械效率則是越來越小，所以我們可以知道：沿這個斜面提升同一物體到同一高度，斜面越粗糙，機械效率越低。我們一起來完成這道習(xí)題。下面請電視機前的同學(xué)們暫停播放來完成這兩道小