《机械效率》精品教学设计要点.docx
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《机械效率》精品教学设计要点.docx
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《机械效率》精品教学设计要点
《机械效率》精品教学设计
课 题
机 械 效 率
课 型
探 究 型 新 课
教
学
目
标
知识与技能
能结合实例了解什么是有用功、额外功和总功,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,学习拟订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,养成事实求是、尊重实验结果的科学态度。
教学
重点
理解机械效率。
教学
难点
探究斜面的机械效率及影响机械效率的因素。
教学
关键
讲清机械效率概念且通过探究活动进一步理解这一物理量。
教学
资源
摩擦较大的木板(16) 做重物的木块(16)垫块(16)弹簧测力计(16)刻度尺(16)多媒体教学课件
教学
方法
实验探究法 讨论法
教 学 过 程
教学环节
师生活动
设计意图
设疑
导入
建筑工地上有一堆沙子,要把这堆沙子运到三楼,你有哪些方法?
请同学们思考讨论,将讨论结果记录下来,看哪一组同学想的办法最多?
激趣使学生乐于参与
新课
教学
想想
议议
一、有用功、额外功、总功
通过多媒体展示三种办法并组织学生讨论:
在把沙子从一楼运上三楼的过程中,每种方法中各对哪些物体做了功?
2、无论他采取哪种方法都必须做的功是他对什么做的功?
3、在几种不同的方法中他不愿做但又不得不做的功分别是什么?
师生共同理解三种功
通过学生讨论、思考、比较、分析引出有用功、额外功、总功并获得三者之间关系的信息。
想想
议议
讨论
交流
合作
探究
合作
探究
二、机械效率
(一)、机械效率的概念、公式
在刚才所列的三种运沙方法中,你认为哪种方法最好?
哪种方法最差,为什么?
通过多媒体展示简单机械做功时的图片
讨论、分析有用功占总功的比例
概念:
有用功跟总功的比值
公式:
η=w有用/w总
(二)、机械效率的一些特征
组织学生讨论:
1、机械效率有单位吗?
2、为什么机械效率没有大于1的?
3、用小数和百分数来表达机械效率,你认为那种表达更好?
机械效率的三个特征:
没有单位 总小于1 用百分数表示
(三)提高机械效率的途径
通过多媒体展示起重机工作时的图片讨论、分析、得出结论
途径有三条:
1)减轻机械自重
2)减小机械间的摩擦
3)允许情况下增加物重
(四)例题部分
通过多媒体展示例题:
一台起重机将重3600N的货物提高4m。
如果额外功是9600J,起重机做的有用功是多少?
总功是多少?
机械效率是多少?
起重机在哪些方面消耗了额外功?
1)组织学生分析、讨论、计算
2)展示学生解题过程
3)总结、评价
三、探究斜面机械效率
组织学生讨论寻找实验方案分析实验过程、进行实验、分析数据得到结论通过多媒体显示下列问题:
提出问题:
斜面的机械效率与它的倾斜程度有什么关系?
2、猜想与假设:
斜面越陡机械效率越高(或越低)
3、探究方案与实验设计包括:
1)实验器材 2)实验设计图(教材109页)
3)实验原理 η=w有用/w总=Gh/Fs
4)需测物理量 G h F s
5)进行实验
改变斜面的倾斜程度,测量斜面较缓、较陡、最陡时的机械效率
4、收集数据记录表格(教材110页)
5、分析和论证
结论:
斜面越陡越费力,机械效率越高
斜面越缓越省力,机械效率越低
6、评估与交流
小组讨论:
怎样提高斜面的机械效率?
引入机械效率概念
公式
进一步理解机械效
率的概念
知道机械效率是机械性能的重要标志
之一,提高机械效率有重要的经济意义
意在练习机械效率公式的应用、使学生加深认识有用功、和总功的概念
意在让学生学习测量斜面的机械效率通过探究斜面的机械效率加深对机械
效率的理
让学生通过实验探究,培养学生合作精神,通过实验探究验证自己的猜想,培养学生相信科学、尊重科学的良好品质。
课堂
小结
通过“学到了什么”这一栏目对本节内容进行小结:
包括对三种功的认识,对机械效率 的理解,影响机械效率的因素及提高途径,斜面的机械效率与其倾斜程度的关系等。
培养学生归纳、总结知识的能力
板书
设计
教学
反思
因为摩擦是影响机械效率的重要因素之一,实验中还可以使用粗糙程度不同的斜面,进一步探究摩擦对机械效率的影响,加深学生对机械效率的认识。
学生对允许情况下增加物重可以提高机械效率还存在疑惑,课后通过习题加深学生对这一问题的理解。
《机械效率》教案
教学目标
1、教学目标:
1).知识与技能
(1)了解什么是有用功、额外功、总功。
(2)理解机械效率的概念,会利用公式η=W有用/W总进行有关计算,知道机械效率小于1。
(3)知道提高机械效率的意义和主要方法。
2).过程与方法
(1)从生活实际出发,培养探究物理学的有关知识,深入认识事物的能力。
3).情感、态度与价值观目标
(1)让学生关注生产、生活中各种机械的机械效率,具有用机械效率来评价机械的意识。
(2)通过探究活动,进行充分的交流与合作,培养学生严谨求实的科学态度和团结协作的科学精神。
2、学生分析:
学生在前一节的学习中已对“功”有一定的认识,并且在日常生活、学习中也体会到“效率”的问题,为这节教学的开展和知识的理解奠定一定的基础。
重点难点
1、重点:
有用功、额外功、总功、机械效率概念教学和对影响机械效率的因素探究;
2、难点:
在实例中有用功、额外功、总功的确定,对影响机械效率的因素的理解。
教学过程
一、复习
(1)功的两个必要因素
一是作用在物体上的力。
二是物体在力的方向上通过的距离。
(2)功的计算方法
W=F·S
二、新课教学
1.思考:
有什么办法可以将建筑工地上的一堆沙子运上三楼?
通过比较三种做法哪些是有用的功,哪些是没用的但又不得不做的功引出机械的三种功,并总结出三种功之间的关系。
引入机械效率。
2.有用功:
对人们有用的功叫有用功。
W有=Gh
3.额外功:
人们不需要但又不得不做的功叫额外功。
W额=W总-W有
任何机械本身都受到重力作用,相对运动的零件间又存在磨擦,所以使用任何机械,不仅要作有用功,还不得不作,不可避免的要做额外功,这时动力所做的总功等于有用功加额外功。
4.总功:
有用功和额外功之和。
W总=FS
5.机械效率:
有用功跟总功之比。
有用功总小于总功,所以机械效率总小于1。
机械效率通常用百分数表示,例如总功是500J,有用功是400J,机械效率就是400J/500J=0.8=80%。
6.了解一些常见机械的效率。
起重机的机械效率一般是40%-50%,滑轮组的效率是50%-70%,抽水机的机械效率一般是60%-80%。
7.例题:
用一个动滑轮,将200N的物体匀速提升2m高,拉力F为120N,此动滑轮的机械效率是多少?
解:
W有=Gh=200N×2m=400J
W总=Fs=120N×4M=480J
η=W有/W总×100℅
=400J/480J×100%=83.3%
8.如保提高机械效率
通过对例题进行改动得出使用同一动滑轮提起的物体越重机械效率越高,及使用不同的滑轮组提升相同的重物,额外功越少,机械效率越高。
从而得出提高机械效率的方法。
三.巩固练习:
出示幻灯片,对本课内容进行检测
四.小结:
让学生说本节课的收获有哪些?
五作业:
同步练习
板书设计:
一、机械的三种功:
有用功:
对人们有用的功。
额外功:
人们不需要但又不得不做的功
总功 :
有用功与额外功的总和
二、机械效率:
1、定义:
有用功与总功的比值。
2、公式讨论:
三、如何提高机械效率
1.减少机械自重.
2.减少机械的摩擦等来减小额外功.
3.在额外功一定时,增大有用功
小明家最近买了一处新楼房,一单元二楼。
想把洗手间、厨房装修一下,需把沙子运到二楼。
请同学们根据需要,设计方案,选择器械帮助小明家解决这个问题,看看哪个小组选的办法最好?
《机械效率》教学设计
【教学目标】
1.通过实验探究知道动滑轮提升重物时,手拉绳做的功与动滑轮对重物
做的功是不等的;
2.知道W总、W有用、W额外的含义,并清楚他们之间的关系;
3.知道什么叫机械效率及其计算方法,并利用上述实验探究的数据计算机械效率,知道机械效率点小于1;
4.通过实验探究影响机械效率的因素,找出提高机械效率的方法。
【教学重点】
通过实验探究知道机械效率的存在。
【教学过程】
教师活动内容、方式
学生活动方式
一、引入
在使用简单机械提升或移动物体时,我们要对机械做功,机械又要对物体做功,那么我们对机械做功和机械对物体做功相等吗?
二、新课
(一)活动:
以动滑轮为例,比较手拉绳做的功与动滑轮对重物做的功。
1.设计方案:
2.需测量的物理量和使用工具:
3.实验注意点:
A、测拉力时,应匀速拉动弹簧秤。
B、绳自由端的拉力方向以竖直向上为宜,若方向向下,操作、读数均不方便。
4.设计表格,进行多次实验,将实验数据填入表格。
5.得出结论:
手拉绳做的功与动滑轮对重物做的功是_______(等或不等)的。
(二)有用功、额外功、总功
1.在上面的活动中,将钩码提升至一定的高度是我们的目的,所做的功叫做有用功,记作:
W有用;在使用动滑轮提升重物时,需克服摩擦力作功,还要克服动滑轮的重力做功,这部分功虽然并非我们所需要的,但又不得不做,我们将它们叫做额外功,记作:
W额外;如果把手的拉力(即动力)对动滑轮做的功叫做总功,
学生复习列举出常用的简单机械。
学生设计方案并指出测量功的步骤。
将实验数据记入表格并得出结论。
记作W总,则总功应等于有用功与额外功之和。
即W总=W有用+W额外。
2.以捞水桶或用水桶打水为例说明有用功、额外功、总功。
3.使用斜面时:
将重物举高h所做的功(Gh)为有用功;使用斜面时,沿斜面的推(拉)力所做的功(Fs);服摩擦力所做的功为额外功。
(三)机械效率
1.定义:
物理学中有用功与总功的比值叫机械效率。
用η表示。
2.表达式:
3.说明:
①机械效率是有用功在总功中所占比例的多少,是一个比值,所以是一个无单位的物理量。
②因为W有用总小于W总,所以机械效率η总小于1。
③机械效率是描述机械性能优劣的物理量,机械效率高的机械性能优良。
机械效率的高低与所使用的机械工作时是否省力、及省力多少无关;与机械工作时的快慢程度无关;与机械工作时所完成的功的数量多少也无关.
4.活动:
①根据上述测量结果计算不同情况下动滑轮的机械效率;
②实验、讨论动滑轮的机械效率与哪些因素有关?
如何才能提高它的机械效率?
5.例题:
(1)用定滑轮缓慢提升质量为20kg的物体,所用拉力为220N,当物体提升2m时,求有用功、总功和动滑轮的机械效率。
(g=10N/kg)
(2)由于在使用杠杆时的摩擦非常小,故杠杆是一种机械效率非常高的简单机械,若用一根机械效率为90%的杠杆将一个18.0kg的物体提升50cm,需要做多少总功?
(g=10N/kg)
三、学生总结归纳;
四、课堂训练。
指出在捞水桶、用水桶打水、使用斜面时的有用功、额外功、总功。
学生讨论、总结。
学生活动:
计算不同情况下动滑轮的机械效率;实验、讨论动滑轮的机械效率与哪些因素有关?
如何才能提高它的机械效率?
计算例题
学生总结
(可就所学的几种机械讨论)
课堂训练
【课堂训练】
1.利用动滑轮提升物体,你能区别有用功和额外功吗?
2.什么是机械效率?
机械效率的大小可能大于1吗?
为什么?
3.关于功、功率、机械效率,下列说法中正确的是( )
A.物体受力且运动时,力对物体就做了功
B.功率大的机器做功一定多
C.功率大的机器做功就快
D.做功快的机器其机械效率一定高
4.如图所示的滑轮组,不计拉线质量及滑轮转动摩擦。
重物G=200N,每一个滑轮重25N。
当绳自由端拉力F拉力为 N时,恰能让重物G匀速上升。
5.一动滑轮改为定滑轮使用,这样一定( )
A.不能改变机械效率
B.提高了功率
C.改变了动力的方向
D.节省了力
6.斜面长5m,高1m,把重为5000N的物体匀速地推向斜面顶端,若斜面是光滑的,则推力为______N;如果斜面不光滑,所用推力为1250N,则斜面的机械效率为______。
7.通过测量滑轮组机械效率的实验,可得出下列各措施中能提高机械效率的是( )
A.增加动滑轮,减小拉力
B.减少提升重物重力,减小拉力
C.减少提升高度,减少做功
D.增加提升重物重力,增大有用功
8.两台机械完成的有用功之比W1:
W2=4:
7,它们的机械效率分别为η1=60%,η2=75%,则两台机械所做总功之比为( )
A.5:
7
B.7:
5
C.16:
35
D.35:
16
9.如图所示用滑轮或滑轮组提起同一重物,其中机械效率最高的是( )
A B C D
10.滑轮组将重500N的物体,举高80cm的过程中,机械效率为80%,则此过程中有用功为 J,额外功为 J。
若不计滑轮摩擦及拉线质量的影响,则可知动滑轮重 N,当提升重物为400N时,滑轮组的机械效率为 。
11.芳芳和兰兰运用如图所示的实验装置测定了滑轮组的机械效率,在全班交流实验结果时,老师提出:
如果各组所用滑轮和串绕绳子的方式不变,改变其它因素,是否会影响它的机械效率呢?
大家积极思考,提出了各种猜想,概括起来有如下几种:
猜想1 可能与匀速提升的速度大小有关;
猜想2 可能与被提升的钩码重有关;
猜想3 可能与匀速提升的速度大小和被提升的钩码重都有关;
猜想4 可能与钩码被提升的高度有关。
芳芳和兰兰分别根据各自的猜想进行了探究,实验记录如下表。
(1)请帮助兰兰完成表中的一项计算;
(2)请根据她俩的实验记录,分别在表中写出探究结果。
(3)归纳她俩的实验探究,你所得的结论是:
。
12.一保洁工人,要清洗一高楼的外墙,他使用了如图所示的装置进行升降,已知工人的质量为60kg,保洁器材的质量为20kg,人对绳的拉力为300N,吊篮在拉力的作用下1min匀速上升了10m,求:
(1)此过程中的有用功;
(2)拉力F做功的功率;
(3)滑轮组的机械效率(结果保留一位小数)。
4、教学过程分析和设计
设计内容
设计意图
活动层面
教材处理
师生活动
引入
情景:
老师先用一大桶装满沙子,沙子上面放上课本,把桶放在课室门口,上课后故意让两名学生帮忙抬进来。
教师拿了课本后,告诉学生这桶沙子暂时不用,又让两名学生抬出门口。
学生为两名同学白费大量功夫而抱不平。
教师借机引入课题。
板书:
机械效率
由情景引起学生的注意,让学生感到“大材小用”,从而引入“效率”的问题。
认知
层面
动脑想办法
动手搞探究
一、有用功、额外功和总功
1、提出问题:
有什么办法将课室门口的沙子运上教学楼顶楼?
那种办法较好?
(直接拿着桶从楼梯走上去、用动滑轮、定滑轮拉上去、用袋子装着直接从上面吊上去等)
2、探究实验:
让学生用评选出的几个可行方案(用动滑轮、定滑轮拉上去、用袋子装着直接从上面吊上去等),测出将沙子(G=10N)提高(h=1m)所做的功。
向学生提供探究器材:
弹簧测力计、铁架台、刻度尺、滑轮、细绳、10N沙子、小桶、塑料袋,并要求学生以小组为单位,测量选出的部分方案中所需做的功W2(测量所需的拉力F和拉力通过的距离s,再用公式W2=Fs求出)。
3、引导学生分析、比较各个方案所做的功(W2=Fs)跟需要对沙子做的功(W1=Gh=10J),通过比较数据了解使用机械做功比需要做的功要大,从而引出有用功的概念。
4、通过分析W2和W1的差别,引导学生分析其中原因(对桶、滑轮做功;克服摩擦做功等),从而引入额外功和总功的概念
5、思考:
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,从井里捞桶的时候,捞上的桶里带了一些水,这种情况下哪部分是有用功,哪部分是额外功?
以小组为单位展开讨论,然后各组提交方案,教师精选部分典型跟学生交流,通过论述,评出可行方案。
展示多媒体辅助教学课件
教师引导学生尝试设计实验过程,并分组进行实验,每组选择其中一个方案进行探究。
展示多媒体辅助教学课件
教师巡视指导。
教师将各组实验数据板书,引导学生分组分析讨论实验数据,由教师引入有用功的概念。
展示多媒体辅助教学课件
教师提出问题,由学生分组讨论做功差别的原因,
教师引入额外功和总功的概念。
展示多媒体辅助教学课件
教师个别提问学生,进行点拨。
展示多媒体辅助教学课件
让学生开动脑筋,调动学生学习积极性,培养分析能力,开阔他们的视野。
通过探究实验,加强学生动手操作能力,让学生练习功的测量,从而巩固对功的理解,并且初步认识到利用各种机械所做的功有所不同。
培养学生分析数据的能力。
对使用机械做功的情况作深入的认识。
加深学生对有用功和额外功的理解。
认知
层面
认知
层面
认知
层面
切入主题
二、机械效率
1、结合课前的情景和探究实验中的数据,并在有用功、总功的基础上算出各种办法中有用功在总功中占的百分比,从而引入机械效率的概念(有用功跟总功的比值)、公式(η=W有用/W总)。
教师并指出:
机械效率没有单位;通常用百分数表示。
2、教师引导学生讨论机械效率可不可能等于或大于1(有用功总小于总功,所以机械效率总小于1)
3、【练习】:
(1).某起重机的机械效率是60%,它表示什么意思?
(2).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34000J,起重机的机械效率是多少?
4、向学生介绍一些机械的机械效率:
起重机:
40%-50%;滑轮组:
50%-70%;抽水机:
50%-80%
柴油机:
28%-40%
教师把学生带入课前情景,由学生讨论做功的不同效果,教师引入机械效率的概念。
展示多媒体辅助教学课件
教师提出关于机械效率的大小问题,由学生分析和总结。
展示多媒体辅助教学课件
展示多媒体辅助教学课件
第一题由学生讨论,第二题学生边思考,边作答,教师强调解题的格式。
引导学生阅读课文。
展示多媒体辅助教学课件
使学生认识到做功是有效率的;通过计算,加深对机械效率的理解。
进一步加深对机械效率的理解。
培养学生的解题能力。
扩展学生视野。
认知
层面
认知
层面
元认知层面
认知
层面
动手探究
三、探究:
斜面的机械效率1、先让学生猜想:
使用斜面时的省力程度和机械效率跟什么因素有关?
2、学生自主探究:
斜面的机械效率
提供器材:
斜面、方木块、刻度尺、弹簧测力计、毛巾、棉布、砝码。
要求:
小组讨论,设计实验的方案。
选择桌面上的器材进行实验。
3、分析实验数据,能得出什么结论?
猜想得到证实了吗?
(根据数据分析省力的情况和机械效率高低的问题)
4、教师帮助学生总结影响斜面的机械效率的因素,并引导学生讨论提高机械效率的方法.
教师提出问题,让学生提出自己的想法,教师将学生的猜想板书。
展示多媒体辅助教学课件
学生分组对所提出的猜想进行实验,尝试自主探究。
同时设计表格记录数据。
教师巡视纠正实验中所存在的问题。
引导学生对所做探究试验进行评估,反思实验中出现的情况。
展示动画FLASH
展示多媒体辅助教学课件
教师强调学生讨论,交流,归纳总结影响斜面机械效率的因素。
展示多媒体辅助教学课件
锻炼学生的联想思维能力
培养学生探究能力,提高学生的创新思维能力。
培养学生分析数据,归纳概括能力。
通过交流与合作,培养学生团结合作精神。
认知
层面
认知
层面
认知
层面
认知
层面
拓展
知识
四、提高机械效率
1、提高机械效率的意义:
减少能耗,降低生产成本。
2、引导学生从理论到实际,分析提高机械效率的方法。
指出采取减小额外功是提高机械效率的有效方法。
(改进机械结构,对机械经常保养,减小摩擦等)
师生交流,合作。
展示多媒体辅助教学课件
学生联系生活实际进行思考,分组发表意见。
教师点评、总结归纳。
开拓学生思维,使学生具有环保意识。
理论联系实际,培养学生将科学知识应用于日常生活和社会实践的意识。
认知
层面
认知
层面
小结
让学生分组讨论,总结本节学到了什么知识,有哪些收获?
学生自己归纳总结,分小组发言,教师对学生归纳发言较好的给予表扬
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