探究―使用机械能省功吗？ 教案设计

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探究―使用机械能省功吗？

　　教学目标

　　一、知识与技能

　　1.通过探究活动，知道使用任何机械都不省功。

　　2.通过探究活动，理解机械效率。

　　二、过程与方法

　　1.经历探索使用机械能不能省功的实验过程，培养观察能力，体会实验研究方法。

　　2.在实验探究过程中，培养学生设计实验、收集实验数据、从实验中归纳科学规律的能力。

　　三、情感态度与价值观

　　1.通过探究性物理学习活动，使学生体验探究的乐趣。

　　2.在实验他那就过程中，培养学生尊重实验事实的科学态度。

　　教学准备：滑轮、钩码、线、弹簧秤、铁架台、刻度尺。

　　教学过程

　　一、引入新课

　　演示（按图装置）并提问：

　　用图的滑轮来提升重5N的物体，理论上在细绳端需要加多大的拉力？要求一名学生板演，（省一半力，应为2.5N）。

　　实际上Ｆ＝2.5Ｎ行不行，为什么？怎样能知道Ｆ实际是多大？可以通过实际测量，实际上肯定Ｆ>2.5Ｎ。

　　实际使用动滑轮提升重物时，人所做的功与直接提升重物所做的功相比较，大小如何？我们希望上述两个功越接近越好还是差距越大越好？

　　二、新课学习

　　1．有用功、额外功和总功

　　（1）演示实验：用弹簧秤匀速拉动绳端，使重物G升高。从弹簧秤读出拉力F的值，用刻度尺测出重物提升的高度h和弹簧秤移动的距离s。以下边讲边板书：

　　 “实验数值G＝5N，h＝ 0.5m，F＝3N，s＝ 1m。

　　弹簧秤的拉力（动力）对动滑轮做的功：W_２＝F·s＝3N× 1m＝

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　　直接用手提高重物同样的高度需要做的：W_１＝G·h＝5N× 0.5m＝2.5J

　　（2）提问：由实验可以看到W_２＞W_１，这是为什么？

　　实际上，我们用动滑轮等简单机械提升重物时，由于要克服摩擦以及不得不把动滑轮一起提升，这时我们用的力（动力）就比重物重力的一半还要大（该实验中，理想情况下拉力是2.5N，而实际的拉力是3N）。做的功要比直接提升重物所做的功大一些（该实验中，直接提升重物所做的功是2.5J，而实际动力对滑轮做的功是3J）。

　　（3）总结并边讲边板书

　　①在用动滑轮提高重物的实验中，用来提高物体的功对我们是有用的，是必须做的。

　　板书：1．有用功（W_有用）：利用机械工作时对人们有用的功叫有用功。

　　本实验中的有用功是多少？W_有用＝G·h＝5N× 0.5m＝2.5J。

　　②本实验中，用来克服摩擦及把动滑轮和绳子提升做的功对我们没有用，但又不得不做的功，这种功叫额外功。使用任何实际机械做额外功是不可避免的。

　　板书:2．额外功（W_额外）：对人们没有用，但又不得不做的功叫做额外功。

　　③有用功加额外功是力对机械总共做的功，叫总功。

　　板书：3．总功（W_总）：有用功与额外功的总和叫总功。

　　本实验中总功W_总＝？

　　答：W_总＝F·s＝F·2h＝3N×

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　　问：本实验中做的额外功是多少？

　　答：W_额外＝W_总－W_有用＝3J－2.5J＝0.5J。

　　2．机械效率

　　根据以上实验，你能算出有用功在总功中占的百分比吗？学生演算，答出计算过程和结果。

　　小结并板书：4．机械效率：有用功跟总功的比值叫机械效率。

　　板书：补写本节标题：“三、机械效率”

　　有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。

　　表示机械效率的字母的读音，机械效率一般用百分数表示，没有单位。

　　某起重机的机械效率是70%，它表示什么意思？使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是70%，也可以说有用功在总功中占有70%，另30％做的是额外功。

　　3．提高机械效率的意义及方法举例

　　阅读课本提高机械效率一段，小结要点，指出采取减小额外功所占比重是提高机械效率的有效方法。

　　三、小结

　　有用功和总共的比值叫做机械效率，是用来描述机械的工作效率高低的物理量。

　　四、巩固练习

　　用图所示滑轮组把重600N的货物匀速提高

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