人教版初中物理八年級(jí)下冊(cè)課時(shí)46 第十二章簡(jiǎn)單機(jī)械 第3節(jié)機(jī)械效率（二） 教案

第三節(jié)機(jī)械效率（第二課時(shí)）教學(xué)設(shè)計(jì)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(jí)人教版物理第十二章《機(jī)械效率》第二課時(shí)的學(xué)習(xí)。這節(jié)課，我們的學(xué)習(xí)目標(biāo)是：能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案測(cè)量斜面的機(jī)械效率通過實(shí)驗(yàn)了解斜面的特點(diǎn)通過實(shí)驗(yàn)加深理解機(jī)械效率，并會(huì)用機(jī)械效率的公式進(jìn)行計(jì)算小明遇到一個(gè)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(fèi)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(gè)建議，用一塊木板輕松搞定。小明用木板搭成一個(gè)斜面，沿著斜面就能將箱子推上車了。這個(gè)斜面就是一種簡(jiǎn)單機(jī)械。斜面在我們生活中很常見。比如：無障礙通道、斜面?zhèn)魉蛶?、還有登車橋、盤山公路都是斜面當(dāng)垂直提升重物有困難時(shí)，可以選擇斜面這種簡(jiǎn)單機(jī)械。在上節(jié)課我們做實(shí)驗(yàn)對(duì)比了直接提升物體和用動(dòng)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(dòng)了19.60cm同樣帶入公式計(jì)算，得到拉力做功0.176J對(duì)比拉力大小可知，使用動(dòng)滑輪省力了。對(duì)比拉力做功大小可知，使用動(dòng)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(jī)械效率會(huì)不會(huì)是100%呢？接下來我們來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案測(cè)量斜面提升物體的機(jī)械效率。在實(shí)驗(yàn)室里，用一塊長木板和一個(gè)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(qǐng)同學(xué)們回憶上節(jié)課的知識(shí)：什么是機(jī)械效率呢？學(xué)生錄音回答：機(jī)械效率是有用功占總功的百分比。非常正確，根據(jù)機(jī)械效率的公式一塔等于有用功除以總功。所以要測(cè)量斜面的機(jī)械效率，要先測(cè)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?yàn)榧铀倮瓡?huì)增加物體的動(dòng)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(dòng)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(cè)量有用功呢？是不是一定要將物體勻速拉著提高，并測(cè)量提高時(shí)的拉力，和移動(dòng)距離才能測(cè)出有用功呢？我們來對(duì)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(cè)量靜止時(shí)物體重力G的大小，替代F直。豎直方向上移動(dòng)的距離s稱為高度h，所以我們需要測(cè)量物體的重力和提高的高度。由于使用斜面會(huì)將物體提高一定高度，所以我們沿著斜面拉動(dòng)物體之后，再測(cè)量高度h就可以了。接下來我們?cè)摽紤]如何測(cè)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(shí)，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(cè)量總功呢？學(xué)生回答：沿著斜面語速拉著物體移動(dòng)，要測(cè)量……拉力和移動(dòng)的距離。說的非常好，根據(jù)總功的計(jì)算公式W拉S，用測(cè)力計(jì)拉著物體，沿斜面勻速運(yùn)動(dòng)一段距離，讀出F拉的大小、再用刻度尺量出物體沿斜面運(yùn)動(dòng)的距離S，就可以了。面長度”這句描述，我們?cè)趫D中標(biāo)注出來，請(qǐng)你仔細(xì)想一想，有什么不當(dāng)嗎？學(xué)生回答：物體運(yùn)動(dòng)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(cè)得是左側(cè)到右側(cè)的距離，是錯(cuò)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(gè)點(diǎn)。所以物體沿斜面的運(yùn)動(dòng)距離，并不是長木板的長度。那這樣描述距離就是錯(cuò)的。按照剛剛這位同學(xué)的說法，物體沿斜面運(yùn)動(dòng)的距離應(yīng)該這樣測(cè)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(diǎn)的離地距離不是物體升高的高度，物體不是從地面開始運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的的地方不是地面，而右邊測(cè)量的高度，卻是從地面開始的。這樣測(cè)量有問題，那怎么樣解決這個(gè)問題呢？學(xué)生回答：把物體開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的離地高度也測(cè)量出來，減掉就行了。就是這個(gè)起點(diǎn)高度。把終點(diǎn)高度和起點(diǎn)高度分別測(cè)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(shí)驗(yàn)步驟，我們來看一下。實(shí)驗(yàn)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(gè)實(shí)驗(yàn)步驟，同學(xué)們可以做實(shí)驗(yàn)了。實(shí)驗(yàn)視頻中，測(cè)量距離的刻度尺是直接從桌面開始測(cè)量的。因?yàn)樗牧憧潭染€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(diǎn)，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(jiǎn)便方法嗎？學(xué)生回答：可以把斜面移到桌子邊緣來測(cè)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(huì)了嗎？我們把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表格中，大家快拿起筆來算一算機(jī)械效率吧。請(qǐng)大家暫停播放來完成機(jī)械效率的計(jì)算。首先我們終點(diǎn)高度減去起點(diǎn)高度0.058m，得到0.072米然后計(jì)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(jì)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(qǐng)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(jī)械是否省力，要對(duì)比不用機(jī)械直接作用的力和用了機(jī)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?yàn)槭裁匆蛩囟嘧龅墓δ?？學(xué)生回答：因?yàn)樾泵媾c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(shí)驗(yàn)過程，我們對(duì)斜面的機(jī)械效率有了一定的了解下面我們用機(jī)械效率的公式來完成一個(gè)小計(jì)算吧。請(qǐng)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(jī)械效率h所做的功作為有用功，又因?yàn)橹苯永矬w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(jī)械效率大小為62.5%。你算對(duì)了嗎？:接下來請(qǐng)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(diǎn)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(diǎn)勻速拉至與B點(diǎn)等高的D點(diǎn)，此過程中繩的拉力對(duì)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?cè)賮碜鲆坏离y度稍大的計(jì)算題請(qǐng)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(jì)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(gè)公式里包含W總呢？就是機(jī)械效率的公式。我們?cè)購念}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(shí)，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(jī)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(shí)，拉力做的功為總功。當(dāng)用文字不能清楚說明實(shí)驗(yàn)步驟時(shí)，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(jī)械效率小于一。機(jī)械效率的公式一塔等于有用功除以總功，三個(gè)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(jí)人教版物理第十二章《機(jī)械效率》第二課時(shí)的答疑課。斜面是一種省力的簡(jiǎn)單機(jī)械，但是由于摩擦力的影響而多做一部分額外功，使機(jī)械效率小于1如果想要提高斜面的機(jī)械效率，可以有什么方法呢？首先我們要先探究：什么因素會(huì)影響斜面的機(jī)械效率？大家可以根據(jù)所學(xué)知識(shí)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?cè)O(shè)計(jì)方案來完成這個(gè)探究：探究斜面機(jī)械效率與粗糙程度的關(guān)系。請(qǐng)大家思考：本實(shí)驗(yàn)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(jī)械效率的變化沒錯(cuò)，改變粗糙程度，控制其他物理量不變?？纯礄C(jī)械效率是否改變了，這個(gè)實(shí)驗(yàn)方法就是控制變量法實(shí)驗(yàn)原理是：這條公式，我們要測(cè)量物體重力，沿斜面拉力，沿斜面移動(dòng)距離和升高高度，上節(jié)課我們已經(jīng)學(xué)會(huì)了測(cè)量斜面機(jī)械效率。而這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要增加棉布和毛巾來改變斜面的粗糙程度。請(qǐng)大家設(shè)計(jì)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格。請(qǐng)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(gè)方案，大家可以做實(shí)驗(yàn)了。這是一位同學(xué)實(shí)驗(yàn)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(jī)械效率則是越來越小，所以我們可以知道：沿這個(gè)斜面提升同一物體到同一高度，斜面越粗糙，機(jī)械效率越低。我們一起來完成這道習(xí)題。下面請(qǐng)電視機(jī)前的同學(xué)們暫停播放來完成這兩道小