9.5　探究使用机械是否省功（教案）2024-2025学年度北师大版物理八年级下册.docxVIP

第五节探究使用机械是否省功

1．物理观念：

(1)知道任何机械都不省功。

(2)了解机械效率，知道有用功、额外功、总功及三者之间的关系。能利用机械效率的公式进行简单计算。

(3)知道滑轮组的机械效率与哪些因素有关。

(4)了解斜面也是一种简单机械。

2．科学思维：

(1)类比生活中效率的概念，尝试总结出机械效率的表述方式。

(2)通过学习斜面工作特点，分析模型，进一步掌握用观察、对比、推理论证来研究问题的方法。

3．科学探究：

通过探究使用动滑轮是否省功，初步认识机械效率，知道机械效率小于1的原因。

4．科学态度与责任：

(1)通过探究活动增强合作意识，培养严谨的科学态度。

(2)在分析问题、解决问题的同时，体会成功的喜悦，激发探索科学的求知欲。

(3)关注生产、生活中的各种机械的机械效率，具有用机械效率来评价机械的意识。

教学重点：理解有用功和额外功；知道滑轮组的机械效率。

教学难点：理解机械效率。

滑轮、钩码、细线、弹簧测力计、多媒体课件等。

思考：如果让你把100N的沙子运到三楼，图中有三种方法，你认为哪种方法最好？哪种最不好？为什么？

学生：小组内进行讨论，说出自己的观点。

小结：现代社会十分注重效率，在上面的“运沙比赛”中我们一致认为第三种方法的效率最高，那么，利用机械做功时，什么是机械效率呢？引入新课。

探究点一探究使用动滑轮是否省功

阅读教材P125～P126实验探究的内容。

问题：使用机械是否能省功？

猜想：使用机械不能省功。

理由：省力的简单机械要费距离，省距离的简单机械要费力。

【制订方案】直接用手把重物从低处提到高处测出所做的功W0，然后利用简单机械把同一重物提升相同高度，测出利用简单机械提升重物所做的功W，比较W0和W的大小，得出结论。(如图所示)

【收集证据】

实验序号

力/N

绳自由端移动的距离/m

力做的功/J

甲

F0＝

s0＝

W0＝

乙

F1＝

s1＝

W1＝

丙

F2＝

s2＝

W2＝

【分析与结论】

分析：利用上述简单机械提升重物所做的功总大于不用机械而直接用手提升重物时所做的功。

结论：使用任何机械都不省功。

探究点二机械效率

观察：用如图所示的两种方式将物体提升到相同高度的过程中，对物体做的功是相同的，也是必须做的，是有用功；但是对绳子和动滑轮做的功以及克服绳子和滑轮之间的摩擦力做的功是可以不做或少做的，是额外功；因此，使用不同的方式做的总功也是不同的。

提出问题：我们怎么区分有用功、额外功、总功？

归纳总结：

有用功(W有用)，如动滑轮对物体做的功是有用的，是必须做的功。

额外功(W额外)，如使用动滑轮提升重物时不可避免地要对绳和动滑轮本身做功，还要克服摩擦做功所产生的额外的功。

总功(W总)，有用功与额外功的总和(动力所做的功)。

提出问题：有用功、额外功、总功之间有什么关系？

归纳总结：W总＝W有用＋W额外。

提出问题：什么是机械效率？

归纳总结：(1)我们用有用功跟总功的比值来描述使用机械做功的效率，称之为机械效率。

(2)机械效率(η)的计算公式为η＝eq\f(W有用,W总)。

(3)机械效率一般用百分数表示，由于在使用机械做功时，不可避免要做额外功，有用功要小于总功，所以机械效率总是小于1。

探究点三斜面

观察：如图所示。

提出问题：什么是斜面？

归纳总结：斜面是与水平面成一角度的平面。

提出问题：斜面是费力机械还是省力机械？

归纳总结：不计摩擦和机械自身的重力，根据功的原理FL＝Gh，即F＝eq\f(Gh,L)；在直角三角形中有L＞h，所以利用斜面提升重物时，力F小于物体的重力G。斜面是一种可以省力的简单机械。

提出问题：修“盘山公路”的目的是什么？

归纳总结：修“盘山公路”的目的是在物体的重力和斜面高度不变的情况下增大斜面的长度，可以更省力。(拓展：其他条件相同时，斜面越省力，机械效率越低)

第五节探究使用机械是否省功

一、探究使用动滑轮是否省功

使用任何机械都不省功。

二、机械效率

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。

2．额外功(W额外)：对人们没有用，但又不得不做的功叫作额外功。

3．总功(W总)：有用功与额外功的总和叫总功。

4．机械效率：有用功跟总功的比值叫机械效率。

计算公式：η＝eq\f(W有用,W总)。

有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。

三、斜面

本节课的内容中学生不好理解有用功和额外功，也不好判断有用功和额外功，再一个就是容易将机械效率与功率弄混淆，计算时容易出错。建议教师在上课时注意将有用功和额外功的定义讲清楚，教一些判断技巧给学生；只有把这两者弄清楚了，后面做机械效率的题才不容易出错。