初中物理机械效率教学的难点分析与教学设计3

初中物理机械效率教学的难点分析与教学设计32008-10-11 08:45:02| 分类：教学资源| 标签：|字号大中小订阅2008-10-09 11:132.讨论分析，区分有用功、额外功、总功2.1结合上面实验，引导学生分析有用功、额外功、总功的问题，使学生认识到动力对机械所做的功是总功，机械对重物所做的有用的功是有用功，机械克服自身重力和摩擦所做的功是额外功。

2.2引导学生看教材图14-9，弄明白三幅图的意思，讨论用图中三种不同方法，把100N重的沙子运上三楼，哪种办法最好。

同时指导学生分析每种情况什么是有用功、额外功、总功。

2.3 结合生活中实际问题，通过事例分析进一步区分有用功、额外功、总功例1.用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功？如果桶掉到井里，从井里提桶的时候，提上来的桶里带了一些水，这种情况下哪部分是有用功，哪部分是额外功？引导学生分析：用水桶从井里提水，目的是把水提上来，所以提水的功是有用功，提桶的功是额外功；从井里捞桶的目的是把桶捞上来，所以提桶的功是有用功，提起桶里带的水的功是额外功。

通过讨论，让学生明白对什么是有用功，什么是额外功要具体问题具体分析，关键是要弄清哪部分功是需要的，哪部分功是不需要的而有不得不做的。

例2. 常见的起重机提升重物（可结合投影动态幻灯片使学生有直观感）如果做功的目的是为了起吊重物，则重物G上升高度h 时，克服重力所做=Gh，钢绳自由端的拉力所做的功为总功，假设拉力F 的功为有用功，即W有用=F·S，S=nh，其中n是承担动滑轮和物重的绳子的的作用点移动距离为S，W总股数。

如果做功的目的是为了将吊钩（连同动滑轮）提升到较高处，以便起吊高处的重物，则提升吊钩时克服吊钩重所做的功就是有用功。

通过这两个事例的分析讨论，使学生形成了一个共识：只有明确了利用机械做功要达到的目的，才能正确区分有用功、额外功、总功。

3.实验对比，纠正对机械效率的错误认识F在学生对机械效率的概念有了初步的认识后，为了使学生对机械效率的意义有更深刻的理解，纠正“机械越省力，机械效率越高”的错误认识，我又组织学生在图1所示实验的基础上继续完成下述两个实验：(1).用图1滑轮组匀速提升某一物体，测出相关物理量。

(2).用一个较省力的滑轮组（图2）代替，提升同一物体，重复上述实验。

根据图1前述实验步骤，将测得的数据填入下面表格中，并分别计算出它们的机械效率。

对比实验结果，引导学生探讨以下问题：(1).用不同的滑轮组将同一物体提升相同的高度时，有用功是否相同？总功是否相同？机械效率是否相同？为什么？(2).图2的滑轮组要比图1的滑轮组省力，为什么它的机械效率反而比图1的要低？(3).“越省力的机械，其机械效率就越高”，这种说法是否正确？为什么？(4).使用机械不仅不省功，还要多做额外功，人们为什么还要用机械呢？4．创设情境，探究影响机械效率高低的因素从上面的分析讨论，学生已经明白，使用机械做功，由于存在摩擦等原因，额外功是不可避免的；额外功是我们不需要的，它白白浪费人力和物力，因此应尽量减小它。

使用不同的机械来提升物体，我们希望做的额外功越少越好，或者说，有用功与总功越接近越好，即机器的机械效率越高越好。

那么，机器的机械效率究竟跟哪些因素有关呢？在此基础上，引导学生积极思考，提出各种猜想，概括起来有以下几种：猜想1：可能与钩码提升的高度有关；猜想2：可能与匀速提升的速度有关；猜想3：可能与被提升的钩码重有关；猜想4：可能与绕绳子的方式有关；猜想5：可能与绳重有关；猜想6：可能与绳和滑轮及滑轮组轴处的摩擦有关。

然后以组为单位，各组根据各自的猜想设计实验进行探究，探究中提醒学生注意灵活运用控制变量法，抓住矛盾的主要方面，忽略次要方面。

各组根据自己的实验记录，进行分析论证，得出各自的探究结果，并对探究过程进行评估，组与组之间相互交流。

通过这一探究过程学生对影响机械效率的因素有了比较清楚的认识，可以说起了较好的效果。

例题巩固：用图1所示的滑轮组提升重物，不计绳重及摩擦，若用250N的拉力可以将500N的物体G匀速提起，此时滑轮组的机械效率多大？若仍用此滑轮组将G，=750N的物体提起，此时滑轮组的机械效率又是多大？本题解答中学生可能会出现一些典型问题，主要认为再次提升750N重物时，滑轮组的机械效率没有改变，通过分析并对照刚才的探究结果，使学生认识到：同一滑轮组，提升不同重物时，机械效率并不相同。

5.概念引伸，拓宽学生的视野机械效率的概念可以很容易地扩充到一般的效率概念。

教学中我采取了让学生讨论议议的方法：除了用机械做功有个效率之外，干别的事情有没有效率问题。

用铅笔写字，一支铅笔的铅芯都能完全利用吗？用煤炉烧水，煤燃烧放出的热会全部被水吸收吗？等等。

这样让学生想想这些问题，在更广阔的背景下对效率问题有一个初步观念，有助于学生把物理学习与自己的生活联系起来，同时初步培养他们干任何事情都要注意效率的科学态度。

6．归纳总结，明确提高机械效率的原则通过前述各过程，学生对机械效率的概念、公式及公式的运用已经形成了比较深的感性认识，原有的错误认识也得到了澄清。

为了能使学生在大脑中把各知识点形成一个相互联系的整体，在一节课的教学任务完成后，有必要引导学生进行归纳总结，梳理各知识点，把感性认识上升到理性认识。

总结：(1).由于机械本身重力及摩擦阻力等因素，使用机械时总功总大于有用功，所以它的机械效率总小于1，但为了省力、省距离或改变力的方向等，仍要使用机械。

(2).机械省力与机械效率高是两个不同的概念，不能混为一谈，省力多的机械其机械效率不一定高。

(3).机械效率的高低不仅与机械本身结构有关，还与机械使用的外部条件有关，例如对同一滑轮组，提升的重物不同，其机械效率并不相等。

(4).机械效率的高低与重物上升的高度、速度均无关。

(5).对同一滑轮组，在不计绳重和摩擦，改变串绕绳子的方式，提升同一物体时，滑轮组的机械效率保持不变。

在此基础上，归纳得出提高机械效率的总原则：提高有用功在总功中占的百分比。

具体措施：有用功一定时，减少额外功（如减轻机械本身重力，保持良好的润滑，减少摩擦）；额外功一定时，增加有用功（如增加提升物体的重力）。

机械效率(教案)济源市沁园中学陈海燕教学目标:知识与技能1、了解什么是有用功、额外功和总功。

2、理解什么是机械效率。

过程与方法通过参与探究斜面机械效率的活动，学习拟定简单的科学探究计划和实验方案。

情感态度与价值观在实验中培养合作精神，养成实事求是、尊重实验结果的科学态度。

板书设计：15.2 机械效率一、三个基本概念二、机械效率１、有用功Ｗ有用１、定义２、额外功Ｗ额２、公式３、总功Ｗ总３、提高途径教学过程：一、复习已有知识：１、功的两个必要因素是什么？２、功的计算公式是什么？３、功的原理是什么？二、引入新课：１、设疑：为什么功的原理中说使用机械时人所做的功不少于不用机械直接用手所做的功呢？２、例题：如图１所示，用动滑轮把３Ｎ物体提升到１m高处，理论上细线端的拉力是多大？先让学生说出理论值：Ｆ＝１.5Ｎ引导学生分析得出实际上Ｆ＞１.5Ｎ，并让学生实测出其值为1.7Ｎ（学生组装滑轮实测）让学生分别计算出：Ｗ用机械＝ＦＳ＝1.7Ｎ×２m＝３.4ＪＷ不用机械＝Ｇh＝3N×1m＝３Ｊ这与我们所学的功的原理内容相符，这是为什么呢？我们希望这两个值越接近越好还是差别越大越好？这涉及到我们今天要学习的内容《机械效率》三、讲授新课：〈一〉、三个基本概念先展示课文文图画，哪一种方案好？由学生的回答引导总结得出：无论我们使用什么样的方法，方法再先进，都要把沙子提上二楼，这是我们的目的所在，这部分对人们有用的且必需做的功叫有用功，用Ｗ有用表示。

人们为了完成工作目的，往往不得不多做一些功，比如，第一种方法中还要把人自己和桶运上去，第二种方法中还要把动滑轮和桶运上去，第三种方法中还要把动滑轮和口袋运上去。

这部分人们不需要但又不得不做的功叫额外功，用Ｗ额表示。

举例（以助学生区分）：提水和捞桶两件事中都有提水的功和捞桶的功，哪是有用功？哪是额外功？若用英语中的短语：have to和must与有用功和额外功相对应，如何对应？（学生发言）（板书）１、对人们有用的且必需做的功叫有用功，用Ｗ有用表示。

２、人们不需要但又不得不做的功叫额外功，用Ｗ额表示。

３、有用功和额外功的总和叫总功，用Ｗ总。

Ｗ总＝Ｗ有用＋Ｗ额再让学生分别计算出例子中的有用功、额外功和总功。

教师先规范演示出第一种：Ｗ有用＝Ｇ沙h＝１00N×6m＝６00Ｊ第一种方法：Ｗ额１＝（Ｇ人＋Ｇ桶）h＝（400Ｎ＋２0Ｎ）×６m＝2520ＪＷ总１＝Ｗ有用＋Ｗ额１＝2520Ｊ＋600Ｊ＝3120Ｊ让学生分别计算第二种、第三种方法中的Ｗ额、Ｗ总。

第二种方法：Ｗ额２＝（Ｇ动＋Ｇ桶）h＝（１0Ｎ＋２0Ｎ）×６m＝１80ＪＷ＝Ｗ有用＋Ｗ额１＝180Ｊ＋600Ｊ＝780Ｊ总２第三种方法：Ｗ额３＝（Ｇ动＋Ｇ袋）h＝（10Ｎ＋5Ｎ）×６m＝90ＪＷ＝Ｗ有用＋Ｗ额１＝600Ｊ＋90Ｊ＝690Ｊ总３〈二〉、机械效率切入：由以上数据引出“你希望额外功越少还是越多？”１、让学生分别计算出每种方法中的有用功和总功的比值。

（学生计算）Ｗ有用／Ｗ总１＝600Ｊ／3120Ｊ＝19％Ｗ／Ｗ总２＝600Ｊ/780Ｊ＝77％有用Ｗ／Ｗ总３＝600Ｊ／690Ｊ＝87％有用２、引导学生分析得出机械效率定义：有用功与总功的比值叫机械效率，用η表示。

３、用公式表示：η＝Ｗ有用／Ｗ总４、强调：因为有用功总小于总功，所以机械效率总是小于１。

机械效率通常用百分数表示。

５、练习：用屏幕展示起重机画面，其机械效率为６０％，含义是什么？（生答）（并用屏幕展示其正确含义）例题：起重机把质量为０.6t的重物匀速提升了３m，而它的电动机所做的功是３.4×103Ｊ，起重机的机械效率是多少？解：Ｗ有用＝Ｆh＝mgh＝0.6×103kg×10Ｎ／kg×3m＝1.8×104Ｊη＝Ｗ有用／Ｗ总＝1.8×104Ｊ／３.4×103Ｊ＝53％答：略。

６、提高机械效率的途径我们都希望机械效率越高越好，但如何来提高机械效率呢？让学生来分析额外功存在的原因。

并引导学生总结出途径。

减轻机械自重和减小机械间的摩擦。

〈三〉、练习１、有用功越多，机械效率越高。

２、额外功越少，机械效率越高。

３、物体做总功越多，机械效率越低。

４、做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高。

５、做相同的总功，有用功越多，机械效率越高。

６、用不同的滑轮组，做有用功相同时，机械效率一定相同。