資源簡介

教學設計
課程基本信息
學科 物理 年級 九年級 學期 秋季
課題 第五節 機械效率
教學目標
1.通過“運沙到三樓”的項目研究，知道能量的利用率存在效率問題。 2.知道機械效率的物理意義、定義式，能進行分析和簡單計算。 3.能設計實驗，測定簡單機械的機械效率。 4.了解提高簡單機械的機械效率的意義和途徑。 5.有合理改進機械、提高效率地意識，增強學生將科學服務于人類的責任感。
教學內容
教學重點： 1.結合現實應用，利用滑輪設置項目，進行“運沙到三樓”的方案設計。 2.認識有用功、額外功、總功和機械效率等概念，并進行計算分析。 3.進行實驗探究，歸納提高滑輪機械效率的方法。 教學難點： 1.從做功的角度明確實驗目的，設計和改進實驗數據記錄表。 2.分析影響機械效率的因素，運用公式計算理解其影響機械效率的原因。 3.綜合生產中實際需要和條件限制，改進項目的設計方案。
教學過程
師生活動 設計意圖
（引入） 看圖“繁忙的建筑工地”，說說會用到哪些簡單機械，哪些地方用到了到動滑輪。 問：如何判斷這里用的是動滑輪？答：隨物移動、省力等。 【任務】看圖，小明家翻修房屋，要把沙子運到三樓，用哪種方法更好？學生討論說理，大多選擇動滑輪。再從做功的角度分析一下。運沙的質量相同，小明做的功相同嗎？哪個方法更合適？任務目標：用圖中的工具設計一個最佳方案！ 問：使用動滑輪能省力，還能省功嗎？答：使用任何機械都不省功。 學習第三節“功”的時候，探究了斜面省力不省功，這節課再來探究一下動滑輪，我們從實驗中尋找證據。 用學生常見的場景，進行觀察和分類，會根據動滑輪的特點，做出判斷。 設置“學習項目”，明確任務！ 抓住“省功”與否的關鍵，引發思考，鋪墊探究。
（新授課） 【活動】再探動滑輪 問：把沙子運到三樓，目的是對沙子做功，類似的，用動滑輪提升鉤碼，目的是對鉤碼做功。拉繩所做的功和動滑輪拉鉤碼所做的功相等嗎？答：不相等，拉繩所做的功應該會大于動滑輪拉鉤碼所做的功。 討論：把鉤碼提升到一定高度，哪些因素會影響拉繩做功的多少呢？結果：鉤碼所受的重力、滑輪所受的重力、繩子所受的重力、摩擦力等。 選擇實驗器材，分組分類設計實驗： 實驗1：改變鉤碼數量，探究拉繩所做的功和動滑輪拉鉤碼所做的功的關系。 實驗2：改變動滑輪重，探究拉繩所做的功和動滑輪拉鉤碼所做的功的關系。 實驗3：改動滑輪為定滑輪，探究拉繩所做的功和繩拉鉤碼所做的功的關系。 其他可以探究的相關因素，都鼓勵進行分組實驗。 各組按不同的探究因素設計實驗數據記錄表，教師巡查指導，展示、說明和修改表格。學生進行實驗操作，教師巡視指導。 實驗1數據記錄表格及添加列的示例： 實驗2、3數據記錄表格最終的示例： 分析“實驗1、2、3”的數據，歸納出結論：拉繩所做的功，總是大于動滑輪拉鉤碼所做的功。討論、分析原因，認識“有用功、額外功、總功和機械效率”的意義和概念，引導學生思考、討論原因。通過計算“實驗1”表中數據對應的機械效率，得出規律1：“動滑輪提升的物重越大，機械效率越高?！狈治鲈驗椋河杏霉υ龃?，有用功占總功的比例增大． 分析“實驗2、3”的數據，歸納出規律2：“動滑輪所受重力越小，機械效率越高。”規律3：“改動滑輪為定滑輪，機械效率提高?！狈治鲈驗椋侯~外功減小，有用功占總功的比例增大． 實驗小結：利用“長條模型伸縮動畫”模擬有用功和額外功所占總功的比例變化，分析其他因素的探究，都可以歸納為以上2個原因之一。 應用1：介紹洋山港自動化碼頭的“集裝箱起重機”。一般起重機的機械效率為40%~50%，滑輪組的機械效率為60%~80%． 【例題】如圖所示是一種塔式起重機上的滑輪組．已知在勻速起吊600kg的物體時，滑輪組的機械率是80%，g取10N/kg． （1）使物體上升5m，所做的有用功是多少？ （2）使物體上升5m，所做的總功是多少？ （3）繩端的拉力F是多大？ 請學生思考，獨立完成，交流解答過程。師生討論、評價、修改解答過程。 應用2：介紹“無障礙坡道”和“盤山公路”。無障礙坡道為了省力，不能造得太陡；為了防滑，不能做得太光滑。盤山公路為了便于動力有限的車輛爬坡，也不能造得太陡。問：它們的機械效率會不會很高呢？斜面的機械效率與傾斜程度有何關系？思考下面的問題，也許可以找到答案或解決方法。 【例題】如圖，在斜面上測量提升物體所做的功后，比較F與G的大小，可知：用斜面提升物體時，可以省力。小車倒放時，沿斜面拉比沿豎直提升多做功 ；小車正放時，沿斜面拉也比沿豎直提升多做功。可得初步結論：用斜面提升物體時，不省功。而且，小車正放時比倒放時的斜面機械效率高 (高/低)，由此可知：用同一斜面提升同一物體時，斜面的機械效率與物體所受的摩擦力有關。 明確具體探究的對象和因素，有目的的設計實驗。 盡量滿足多種因素的實驗探究），鼓勵學生實驗創新和探索的欲望，培養學生實驗探究能力。 個別組想探究用定滑輪提升重物時是否省功，類似滑輪重的影響為零，可以放在改變動滑輪重一起實驗對比。 讓學生體驗到實驗表格的設計是循序漸進和能動的過程。可以因探究或學習過程的需要修改和添加行列。 先分析“實驗1”，便于從初步的結論認識“各種功和機械效率”的意義和概念，建構物理模型之后再深入分析規律和原理。 分組歸納時，鼓勵學生用物理語言討論分析，優化、簡化結論的表述。 利用動態比例圖形建模，變抽象為形象，快速理解機械效率的變化原因。 介紹我國的超級工程中現代化機械的應用，增加自豪感。 及時反饋和鞏固新學概念，培養規范解題習慣，通過課堂練習，會進行機械效率問題的分析和簡單計算。 介紹我國的基礎設施建設成就，增加民族自豪感。 利用實驗題啟發其他簡單機械的機械效率的研究方法和思路。
（課堂小結） 用思維導圖，回顧本節課所學概念和方法的關系。 培養學生用思維導圖，建構物理概念、規律和方法的關系，提高邏輯思維能力。
（作業布置） 【任務】調查用滑輪提升重物的實際應用，大多場合為什么使用比定滑輪效率低的動滑輪或滑輪組？為什么受動力的繩端都經過定滑輪拉出？結合實際需求和限制條件，從具體措施上改進“用滑輪運沙子到三樓”的設計方案！寫一份調查報告和“用滑輪運沙子到三樓”的設計方案。 跨出學科限制，通過調查研究進一步認識改進科技應用的復雜性和實際意義。

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