滑輪組機(jī)械效率教案

滑輪組機(jī)械效率教案?一、教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)與技能目標(biāo)理解滑輪組機(jī)械效率的概念，能說出有用功、額外功和總功的含義。學(xué)會(huì)測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率，掌握測(cè)量原理和方法。能運(yùn)用公式\(\eta=\frac{W_{有}}{W_{總}}\times100\%\)進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算，知道影響滑輪組機(jī)械效率的因素。2.過程與方法目標(biāo)通過實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力、數(shù)據(jù)收集與處理能力以及分析歸納能力。經(jīng)歷探究影響滑輪組機(jī)械效率因素的過程，體會(huì)控制變量法在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)通過小組合作實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和交流能力。激發(fā)學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

二、教學(xué)重難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)理解滑輪組機(jī)械效率的概念，明確有用功、額外功和總功。掌握測(cè)量滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)原理和操作方法。能正確運(yùn)用公式計(jì)算滑輪組的機(jī)械效率，并分析影響機(jī)械效率的因素。2.教學(xué)難點(diǎn)理解額外功產(chǎn)生的原因以及如何提高滑輪組的機(jī)械效率。引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究過程中準(zhǔn)確測(cè)量和記錄數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論。

三、教學(xué)方法講授法、實(shí)驗(yàn)探究法、小組合作學(xué)習(xí)法、討論法

四、教學(xué)過程

（一）新課導(dǎo)入（5分鐘）1.教師展示一組圖片，圖片內(nèi)容為利用滑輪組提升重物的場(chǎng)景，如建筑工地用滑輪組吊運(yùn)建筑材料、工廠車間用滑輪組搬運(yùn)貨物等。2.提問學(xué)生：在這些場(chǎng)景中，使用滑輪組有什么好處？學(xué)生可能會(huì)回答省力等，教師進(jìn)一步引導(dǎo)：既然滑輪組省力，那么它在工作過程中有沒有能量損失呢？從而引出本節(jié)課的主題滑輪組的機(jī)械效率。

（二）知識(shí)講解（15分鐘）1.有用功、額外功和總功教師結(jié)合滑輪組提升重物的例子進(jìn)行講解。有用功（\(W_{有}\)）：為了達(dá)到目的，對(duì)我們有用的功。例如，用滑輪組提升重物時(shí)，克服物體重力做的功就是有用功，計(jì)算公式為\(W_{有}=Gh\)，其中\(zhòng)(G\)是物體重力，\(h\)是物體被提升的高度。額外功（\(W_{額}\)）：并非我們需要但又不得不做的功。比如，克服滑輪組的摩擦以及動(dòng)滑輪的重力做的功就是額外功?？偣Γ╘(W_{總}\)）：有用功與額外功之和，即\(W_{總}=W_{有}+W_{額}\)。在使用滑輪組時(shí)，動(dòng)力對(duì)滑輪組做的功就是總功，若用\(F\)表示動(dòng)力，\(s\)表示動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離，則\(W_{總}=Fs\)。通過一個(gè)簡(jiǎn)單的例題讓學(xué)生區(qū)分有用功、額外功和總功：用一個(gè)動(dòng)滑輪將重為\(500N\)的物體勻速提升\(2m\)，已知?jiǎng)踊喼豛(100N\)，不計(jì)繩重和摩擦，求有用功、額外功和總功。學(xué)生計(jì)算后，教師進(jìn)行詳細(xì)講解和點(diǎn)評(píng)，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)這三個(gè)概念的理解。2.機(jī)械效率教師引導(dǎo)學(xué)生思考：使用機(jī)械時(shí)，人們總是希望額外功越少越好，即有用功在總功中所占的比例越大越好。從而引出機(jī)械效率的概念。機(jī)械效率（\(\eta\)）：有用功跟總功的比值，公式為\(\eta=\frac{W_{有}}{W_{總}}\times100\%\)。機(jī)械效率通常用百分?jǐn)?shù)表示，且\(\eta\lt1\)，因?yàn)轭~外功總是存在的。讓學(xué)生分析在剛才的例題中，滑輪組的機(jī)械效率是多少，進(jìn)一步加深對(duì)機(jī)械效率公式的理解。

（三）實(shí)驗(yàn)探究：測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率（25分鐘）1.提出問題滑輪組的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)呢？2.猜想與假設(shè)組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)和已有的知識(shí)進(jìn)行猜想。學(xué)生可能會(huì)提出以下猜想：與物體重力有關(guān)，物體重力越大，機(jī)械效率越高。與動(dòng)滑輪重力有關(guān)，動(dòng)滑輪重力越大，機(jī)械效率越低。與滑輪組的繞線方式有關(guān)。與物體被提升的高度有關(guān)。與繩子的光滑程度有關(guān)（考慮到摩擦對(duì)額外功的影響）。3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教師引導(dǎo)學(xué)生回顧測(cè)量功的實(shí)驗(yàn)，得出測(cè)量滑輪組機(jī)械效率的原理：\(\eta=\frac{W_{有}}{W_{總}}\times100\%=\frac{Gh}{Fs}\times100\%\)。介紹實(shí)驗(yàn)器材：滑輪組、鉤碼、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺、鐵架臺(tái)等。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟：用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出鉤碼的重力\(G\)。按照一定的繞線方式組裝滑輪組。用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上勻速拉動(dòng)繩子自由端，使鉤碼升高，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)\(F\)，同時(shí)用刻度尺測(cè)出鉤碼上升的高度\(h\)和繩子自由端移動(dòng)的距離\(s\)。計(jì)算有用功\(W_{有}=Gh\)，總功\(W_{總}=Fs\)，機(jī)械效率\(\eta=\frac{W_{有}}{W_{總}}\times100\%\)。改變鉤碼的重力、動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)或滑輪組的繞線方式等，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，進(jìn)行多次測(cè)量。4.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師巡視指導(dǎo)，提醒學(xué)生注意以下幾點(diǎn)：彈簧測(cè)力計(jì)要?jiǎng)蛩儇Q直向上拉動(dòng)，確保讀數(shù)準(zhǔn)確。測(cè)量前要檢查滑輪組是否靈活，避免摩擦過大影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。認(rèn)真記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如下表所示：

|實(shí)驗(yàn)次數(shù)|鉤碼重力\(G/N\)|鉤碼上升高度\(h/m\)|彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)\(F/N\)|繩子自由端移動(dòng)距離\(s/m\)|有用功\(W_{有}/J\)|總功\(W_{總}/J\)|機(jī)械效率\(\eta\)|||||||||||1|||||||||2|||||||||3||||||||

5.分析與論證各小組匯報(bào)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，教師將數(shù)據(jù)匯總在黑板上。引導(dǎo)學(xué)生分析數(shù)據(jù)，驗(yàn)證猜想：分析不同小組在改變鉤碼重力時(shí)的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)物體重力越大，機(jī)械效率越高，說明猜想與物體重力有關(guān)是正確的。對(duì)比使用不同動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)時(shí)的數(shù)據(jù)，動(dòng)滑輪重力越大，機(jī)械效率越低，驗(yàn)證了與動(dòng)滑輪重力有關(guān)的猜想。分析不同繞線方式下的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)滑輪組的繞線方式不影響機(jī)械效率，排除了該猜想。對(duì)于物體被提升高度這一因素，通過分析同一小組在不同高度下的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)機(jī)械效率基本不變，說明物體被提升的高度與機(jī)械效率無關(guān)?？紤]到實(shí)驗(yàn)中盡量保持繩子光滑程度不變，無法直接驗(yàn)證與繩子光滑程度的關(guān)系，但可以引導(dǎo)學(xué)生從理論上理解繩子越光滑，摩擦越小，額外功越小，機(jī)械效率越高。總結(jié)影響滑輪組機(jī)械效率的因素：滑輪組的機(jī)械效率與物體重力和動(dòng)滑輪重力有關(guān)。物體重力越大，動(dòng)滑輪重力越小，滑輪組的機(jī)械效率越高?；喗M的機(jī)械效率與滑輪組的繞線方式、物體被提升的高度無關(guān)（在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)）。

（四）課堂小結(jié)（5分鐘）1.引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，包括有用功、額外功、總功、機(jī)械效率的概念，測(cè)量滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)原理、步驟以及影響滑輪組機(jī)械效率的因素。2.請(qǐng)學(xué)生代表發(fā)言，總結(jié)自己在本節(jié)課中的收獲和體會(huì)，教師進(jìn)行補(bǔ)充和完善。

（五）課堂練習(xí)（10分鐘）1.用一個(gè)滑輪組提升重為\(800N\)的物體，滑輪組的機(jī)械效率為\(80\%\)，在拉力\(F\)作用下物體勻速上升\(1m\)，求：有用功是多少？總功是多少？拉力\(F\)是多大？2.一個(gè)滑輪組經(jīng)改進(jìn)后提高了機(jī)械效率，用它把同一物體勻速提升同樣的高度，改進(jìn)后與改進(jìn)前相比（）A.有用功減少，總功減少B.有用功增加，總功增加C.有用功不變，總功不變D.有用功不變，總功減少

3.小明用如圖所示的滑輪組提升物體，已知物體重\(G=600N\)，小明所用拉力\(F=250N\)，物體被提升的高度\(h=2m\)，繩子自由端移動(dòng)的距離\(s=6m\)。求：有用功\(W_{有}\)?？偣(W_{總}\)?；喗M的機(jī)械效率\(\eta\)。

（六）布置作業(yè)1.書面作業(yè)：完成課后練習(xí)題，進(jìn)一步鞏固本節(jié)課所學(xué)知識(shí)。2.拓展作業(yè)：思考如何提高實(shí)際生活中滑輪組的機(jī)械效率，比如在建筑施工中如何優(yōu)化滑輪組的使用，下節(jié)課進(jìn)行討論分享。

五、教學(xué)反思通過本節(jié)課的教學(xué)，學(xué)生對(duì)滑輪組的機(jī)械效率有了較為深入的理解，掌握了測(cè)量滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)方法，并能分析影響機(jī)械效率的因素。在教學(xué)過程中，實(shí)驗(yàn)探究環(huán)節(jié)充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，