九年級物理 第四節(jié) 機械效率教案 蘇科版

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1、九年級物理 第四節(jié) 機械效率教案 蘇科版 （一）教學(xué)目的 1．知道有用功、額外功和總功及三者的關(guān)系． 2．初步理解機械效率的概念，并能計算簡單機械的效率． 3．培養(yǎng)學(xué)生對任何事情都要注意“效率”的科學(xué)態(tài)度． （二）重點與難點 對機械效率概念的理解． （三）教具 一定一動滑輪組、兩定兩動滑輪組、長木板、貼有毛巾的長木板各6件；木塊、彈簧秤、鐵架臺、刻度尺各24件． （四）教學(xué)過程 一、引入新課 師：由于近幾天的連續(xù)陰雨，我們的教學(xué)樓上有的地方漏雨了，現(xiàn)在急需把100牛頓重的砂子運用9米高的樓上，做修理樓頂用．想想看，有哪些方法，可以把砂子運上去？ （找?guī)讉€同學(xué)答，準(zhǔn)備一桶

2、砂子讓學(xué)生提一提．） 生甲：可以把砂子裝在桶里，人提上去，或用繩子拉上去． 生乙：可以用起重機吊上去． 生丙：還可以用動滑輪或滑輪組等簡單機械將砂子運上去． 師：同學(xué)們回答得都很好．我們還可以提出許多辦法將砂子運上樓去．現(xiàn)在我們選取其中的一種做個模擬實驗． 師：［實驗1」這是一定一動滑輪組（圖25－1），選取最省力的繞法；用1牛頓代表10牛頓，用1厘米來代表30厘米；物體重10牛頓，每個滑輪重1牛．請同學(xué)們觀察，現(xiàn)在是幾段繩子承擔(dān)物體與滑輪的總重？ 生：三段． 師：把這桶100牛頓重的砂子運到9米高的樓上時，繩子末端通過的距離S為多少？ 生：S=3h=27米． （觀察：把物體

3、提高10厘米時繩子末端通過的距離——為30厘米）． 師：作用在繩子末端的力是多大呢？ （觀察：與繩子末端相連的彈簧秤的示數(shù)——為4.5頓）． 師：由上面的模擬實驗可知，通過滑輪組把重100牛頓的砂桶提高9米，實際用力（繩端）需45牛頓，繩端移動距離為27米。根據(jù)上節(jié)課學(xué)過的功的概念，我們一起來計算：（1）把100牛頓重的砂子運到9米高的樓上，需要做多少功？ [板書1] w1＝G·h＝100牛X9米=900焦 師：（2）通過滑輪組將砂子運上去，實際做了多少功？ [板書2] w2＝F·S＝45牛X27米=1205焦 師：根據(jù)功的原理，這兩個功應(yīng)該相等，可實驗結(jié)果，這兩個功并不相等．想

4、想看，是什么原因？ 生甲：作用在繩子末端的力大了，因為動滑輪和桶都有自重，提高砂子時也要提高桶和動滑輪，F(xiàn)>所以實際做的功多了。 生乙：繩和滑輪之間還有摩擦，也需要做功． 二、進行新課 1．有用功、額外功、總功 師：我們的目的是把砂子運上樓，所以把100牛頓重的砂子運到9米高的樓上所做的功，無論采取哪種方法都是必須做的功，是有用功．用滑輪組將砂子運上去，在完成運砂子的有用功的同時，還不得不對桶、動滑輪做功，把它們也運了上去．此外還要克服繩與滑輪間的摩擦做功等等．這部分功是我們不需要做的，但又不得不做的功，是額外功． [板書1]．有用功、額外功、總功 有用功：對人們有用的功．（W有

5、） 額外功：對人們完成某種任務(wù)而言是沒有用的，但又不得不做的功．（W額） 總功：有用功與額外功的和．（W總） 2．實驗與討論 （1）學(xué)生分組實驗（分4個內(nèi)容，每個內(nèi)容6個小組，共24個小組，4個實驗并進．每組的實驗裝置事先準(zhǔn)備好，并將各內(nèi)容的實驗步驟寫成實驗報告，印發(fā)給每個小組）． ［實驗2］測定：把重G=1.5牛頓的物體（木塊）（各組都一樣重），提高到h=0.2米的高度時： A通過一定一動滑輪組所做的有用功、總功．（實驗裝置如圖25－2） B通過兩定兩動滑輪組所做的有用功、總功．（實驗裝置如圖25－3） C．通過較光滑斜面（木板表面，長S=0.6米）所做的有用功、總功．（實驗

6、裝置如圖25－4）． D．通過較粗糙斜面（木板上貼有毛巾，長s=0.6米）所做的有用功、總功．（實驗裝置如圖25－5） 上面實驗內(nèi)容可寫在投影片上用投影儀映出．實驗前應(yīng)對彈簧秤的使用進行復(fù)習(xí)．注意提醒做A、B兩個實驗的同學(xué)，一定要使手通過彈簧秤拉繩子末端豎直向上勻速移動，在運動中記錄下彈簧秤的讀數(shù)；做C、D兩個實驗的同學(xué)要注意彈簧秤應(yīng)與斜面平行，也應(yīng)在勻速拉動物體的過程中記錄下彈簧秤的示數(shù)． （2）實驗記錄，見表25－1 事先在投影片上寫好，只留下數(shù)據(jù)隨堂由學(xué)生填寫，“η”一項先空著不寫，練習(xí)時再填． 表25-1 . 物重G 提升用力F 實驗用力F 實移距離s 有用功

7、W有=G·h 總功W總=F·s 機械效率η= A 1.5牛 0.2米 0.7牛 0.6米 0.42焦 0.42焦 71.4％ B 1.5牛 0.2米 0.5牛 1.0米 0.5焦 0.5焦 60％ C 1.5牛 0.2米 0.93牛 0.6米 0.56焦 0.56焦 53.6％ D 1.5牛 0.2米 1.1牛 0.6米 0.66焦 0.66焦 45.5％ （3）討論與分析： 師：通過剛才的實驗及對實驗數(shù)據(jù)的分析，請同學(xué)們思考：第一，完成相同的一件事，即把重為1．5牛的木塊提到0．2米的高處，每組所做的功是否一樣？ 生：

8、不一樣． 師：第二，每組所做的功是屬于有用功呢？還是屬于總功？ 生：是總功． 師：第三，每組所做的有用功是多大呢？ 生：都是W有＝G·h＝0.3焦． 師：第四，有無一種簡單機械在做功時，可以不做額外功？ 生：沒有．額外功是不可避免的． 師：第五，不論使用哪一種簡單機械，我們是希望有用功在總功中占的比例越大越好呢，還是越小越好？ 生：越大越好．有用功在總功中占的比例越大，表明有用功與總功越接近，額外功越少． 師：在使用機械時我們最關(guān)心的是所做的這些總功中，有用功究竟占多少．因此，我們就用有用功在總功中占的比值來表示該種機械對總功的利用率的高低．為此我們引入一個新的物理量，叫做機械

9、效率． 3．建立機械效率的概念 [板書2]機械效率 機械效率的定義：有用功跟總功的比值叫做機械效率．用“η”表示． 機械效率的公式：η= 師：現(xiàn)在我們來計算一下同學(xué)們分組實驗中所用的簡單機械的效率． （由學(xué)生計算后填入剛才實驗記錄的表格）． 師：由計算結(jié)果可知—— [板書3]小機械效率是個百分?jǐn)?shù)，沒有單位． 師：請同學(xué)們打開書（教材）第171頁，看幾種機械的效率的數(shù)值范圍． 4．思考與討論 師：現(xiàn)在我們一起來討論幾個問題：（用投影片）．第一，一定一動滑輪組和兩定兩動滑輪組提起同樣重的物體到同樣高度，哪個省力？哪個機械效率高？ 生甲：兩定兩動滑輪組是5段繩承擔(dān)物體與滑輪的

10、總重，一定一動滑輪組是3段繩承擔(dān)物體和滑輪的總重，所以兩定兩動滑輪比一定一動滑輪組省力． 生乙：將同樣重的物體提到同樣的高度，需做的有用功是相同的．用一定一動滑輪組把物體提上去的同時要將一個動滑輪也提上去，而兩定兩動滑輪組要將兩個動滑輪提上去，所以兩定兩動滑輪組做的總功更多一些，它的效率就比一定一動滑輪組要低些． 師：回答得很好．我們再看第二個問題：使用機械以后，既然都得做額外功，那么“功的原理”是否還成立？ 師：我們先來復(fù)習(xí)一下“功的原理”的兩種表述． 生丙：人們利用任何機械時所做的功，都等于不用機械而直接用手所做的功． 生?。菏褂萌魏螜C械都不省功． 師：第一種表述是針對機械效率

11、等于100%的理想機械而言的．第二種表述可對任何機械適用．“不省”有兩層含義，一種是不省功也不費勁，如第一種表述；另一種是“費功”的意思．因為只要使用機械，就有機械自重問題，就有摩擦存在，就需要做額外功．所以，對于一個實際機械，WQ應(yīng)理解為：克服有用阻力做的功與克服額外阻力所做的功之和． 師：動力對機械所做的功等于機械克服全部阻力所做的功．所以，有了機械效率后，功的原理仍然適用． 師：我們再看第三個討論題：“機械效率的數(shù)值應(yīng)在什么范圍”？ 生戊：因為有用功總小于總功，所以機械效率總小于1。 [板書4] 6．機械效率總小于1。 師：那么，怎樣才能提高機械的效率？ 生已：減少額外功．

12、 師：怎樣減少額外功呢？ 生庚：減輕機械的自重，減小機械零件間的摩擦等． 師：注意保養(yǎng)機械，定時潤滑，使其處于良好的運轉(zhuǎn)狀態(tài)；改革設(shè)備，使其更輕巧、更合理，充分發(fā)揮作用等，對于提高機械的效率有很重要的作用． 師：現(xiàn)在我們回到最初討論的問題上，即把100牛頓的砂子運到9米高的樓上，現(xiàn)在我給大家提供三種方法（如圖25-6），你們分析一下哪種方法較好，為什么？ 生：第三種方法較好，即把砂子裝在口袋里，用動滑輪提上去的方法較好．因為使用動滑輪可以省力，用袋子比用桶輕，這樣可以減少額外功，提高機械效率． 師：請同學(xué)們進一步思考：第三種方法確實較好，可是為什么工地上最常用的是第二種方法呢？

13、 生：是不是除了考慮機械效率外，還應(yīng)考慮其他因素？ 師：對．從機械效率這個角度看，第三種方法固然好，袋子比桶輕，可以減少額外功；可是從經(jīng)濟效率方面看，袋子沒有桶耐用，捆扎袋口也費時費功；所以綜合起來考慮，人們實際操作中常采用第二種方法． 三、小結(jié) 師：以上我們討論了機械的效率、提高機械效率的方法等．其實，在日常的生產(chǎn)、生活中，“效率”的含義很廣泛．我們做任何事情都有一個效率問題．我們生活的社會，是一個現(xiàn)代化的社會，是講效率的社會，時時、事事、處處都要求高效率，以盡可能少的消耗去取得盡可能多的效益．我們在學(xué)習(xí)中，也應(yīng)注意學(xué)習(xí)的效率，特別是提高45分鐘的課堂效率，這是我們掌握知識、提高成績的重要方法． 四、鞏固練習(xí) （l）計算引課實驗中所用機械的效率． （2）判斷下列說法是否正確。 A．有用功多的機械，機械效率高． B．總功少的機械，機械效率高． C．額外功少的機械，機械效率高． D．總功一定時，有用功多的機械，機械效率高． 五、布置作業(yè)（略）