九年級物理 第四節(jié) 機(jī)械效率教案 蘇科版

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1、九年級物理 第四節(jié) 機(jī)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(jī)械效率的概念，并能計(jì)算簡單機(jī)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(diǎn)與難點(diǎn) 對機(jī)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(yùn)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(yùn)上去？ （找?guī)讉€(gè)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(jī)吊上去． 生丙：還可以用動滑輪或滑輪組等簡單機(jī)械將砂子運(yùn)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(yùn)上樓去．現(xiàn)在我們選取其中的一種做個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)． 師：［實(shí)驗(yàn)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(gè)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(yùn)到9米高的樓上時(shí)，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(shí)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(shí)驗(yàn)可知，通過滑輪組把重100牛頓的砂桶提高9米，實(shí)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(jì)算：（1）把100牛頓重的砂子運(yùn)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(yùn)上去，實(shí)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(gè)功應(yīng)該相等，可實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這兩個(gè)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?yàn)閯踊喓屯岸加凶灾?，提高砂子時(shí)也要提高桶和動滑輪，F(xiàn)>所以實(shí)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(jìn)行新課 1．有用功、額外功、總功 師：我們的目的是把砂子運(yùn)上樓，所以把100牛頓重的砂子運(yùn)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(yùn)上去，在完成運(yùn)砂子的有用功的同時(shí)，還不得不對桶、動滑輪做功，把它們也運(yùn)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(shí)驗(yàn)與討論 （1）學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)（分4個(gè)內(nèi)容，每個(gè)內(nèi)容6個(gè)小組，共24個(gè)小組，4個(gè)實(shí)驗(yàn)并進(jìn)．每組的實(shí)驗(yàn)裝置事先準(zhǔn)備好，并將各內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)步驟寫成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，印發(fā)給每個(gè)小組）． ［實(shí)驗(yàn)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(shí)： A通過一定一動滑輪組所做的有用功、總功．（實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)

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(shí)驗(yàn)裝置如圖25－5） 上面實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可寫在投影片上用投影儀映出．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對彈簧秤的使用進(jìn)行復(fù)習(xí)．注意提醒做A、B兩個(gè)實(shí)驗(yàn)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(yùn)動中記錄下彈簧秤的讀數(shù)；做C、D兩個(gè)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(xiàng)先空著不寫，練習(xí)時(shí)再填． 表25-1 . 物重G 提升用力F 實(shí)驗(yàn)用力F 實(shí)移距離s 有用功

7、W有=G·h 總功W總=F·s 機(jī)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(shí)驗(yàn)及對實(shí)驗(yàn)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(jī)械在做功時(shí)，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(jī)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(jī)械時(shí)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(jī)械對總功的利用率的高低．為此我們引入一個(gè)新的物理量，叫做機(jī)械

9、效率． 3．建立機(jī)械效率的概念 [板書2]機(jī)械效率 機(jī)械效率的定義：有用功跟總功的比值叫做機(jī)械效率．用“η”表示． 機(jī)械效率的公式：η= 師：現(xiàn)在我們來計(jì)算一下同學(xué)們分組實(shí)驗(yàn)中所用的簡單機(jī)械的效率． （由學(xué)生計(jì)算后填入剛才實(shí)驗(yàn)記錄的表格）． 師：由計(jì)算結(jié)果可知—— [板書3]小機(jī)械效率是個(gè)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(jī)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(gè)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(gè)省力？哪個(gè)機(jī)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(shí)要將一個(gè)動滑輪也提上去，而兩定兩動滑輪組要將兩個(gè)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(gè)問題：使用機(jī)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(jī)械時(shí)所做的功，都等于不用機(jī)械而直接用手所做的功． 生?。菏褂萌魏螜C(jī)械都不省功． 師：第一種表述是針對機(jī)械效率

11、等于100%的理想機(jī)械而言的．第二種表述可對任何機(jī)械適用．“不省”有兩層含義，一種是不省功也不費(fèi)勁，如第一種表述；另一種是“費(fèi)功”的意思．因?yàn)橹灰褂脵C(jī)械，就有機(jī)械自重問題，就有摩擦存在，就需要做額外功．所以，對于一個(gè)實(shí)際機(jī)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(jī)械所做的功等于機(jī)械克服全部阻力所做的功．所以，有了機(jī)械效率后，功的原理仍然適用． 師：我們再看第三個(gè)討論題：“機(jī)械效率的數(shù)值應(yīng)在什么范圍”？ 生戊：因?yàn)橛杏霉傂∮诳偣?，所以機(jī)械效率總小于1。 [板書4] 6．機(jī)械效率總小于1。 師：那么，怎樣才能提高機(jī)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(jī)械的自重，減小機(jī)械零件間的摩擦等． 師：注意保養(yǎng)機(jī)械，定時(shí)潤滑，使其處于良好的運(yùn)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(jī)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(yùn)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?yàn)槭褂脛踊喛梢允×?，用袋子比用桶輕，這樣可以減少額外功，提高機(jī)械效率． 師：請同學(xué)們進(jìn)一步思考：第三種方法確實(shí)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(jī)械效率外，還應(yīng)考慮其他因素？ 師：對．從機(jī)械效率這個(gè)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(jì)效率方面看，袋子沒有桶耐用，捆扎袋口也費(fèi)時(shí)費(fèi)功；所以綜合起來考慮，人們實(shí)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(jī)械的效率、提高機(jī)械效率的方法等．其實(shí)，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(gè)效率問題．我們生活的社會，是一個(gè)現(xiàn)代化的社會，是講效率的社會，時(shí)時(shí)、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(jì)算引課實(shí)驗(yàn)中所用機(jī)械的效率． （2）判斷下列說法是否正確。 A．有用功多的機(jī)械，機(jī)械效率高． B．總功少的機(jī)械，機(jī)械效率高． C．額外功少的機(jī)械，機(jī)械效率高． D．總功一定時(shí)，有用功多的機(jī)械，機(jī)械效率高． 五、布置作業(yè)（略）