資源簡介

中小學教育資源及組卷應(yīng)用平臺
【大單元整體教學】物理學科人教版八年級下冊
第十二章 分課時設(shè)計
課題 機械效率
課型 新授課 √ 復(fù)習課 試卷講評課 其他課
1.教學內(nèi)容分析 機械效率是衡量機械性能的重要指標，也是學習其他效率，如熱機效率的基礎(chǔ)，具有十分重要的現(xiàn)實意義。本節(jié)由“有用功和額外功”和“機械效率”兩部分構(gòu)成，其中機械效率是本節(jié)重點。教學中要通過實例仔細分析有用功、額外功和總功，以便學生真正認識機械效率的含義。測量滑輪組的機械效率是本節(jié)的難點。教學中要組織學生經(jīng)歷測量的全過程，如讓學生經(jīng)歷組裝實驗裝置、測量數(shù)據(jù)、得出結(jié)論的過程，既能激發(fā)他們的學習興趣，又能增加實踐體驗。可以讓學生課后收集有關(guān)機械使用歷史發(fā)展的資料，通過匯報、討論、交流等多種形式，認識機械的使用對社會發(fā)展的作用，體現(xiàn)“注意學科滲透，關(guān)心科技發(fā)展”的課程理念。
2.學習者分析 學生通過對第十一章《功和機械能》以及第十二章《簡單機械》前兩節(jié)內(nèi)容的學習，已經(jīng)知道機械功的概念和計算方法，也了解了功的原理以及滑輪的特點和應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上他們雖然具備了一定的思維能力和分析能力，但思維還明顯依賴于直觀形象的材料，缺乏理性思維的能力，所以應(yīng)該盡量為他們創(chuàng)設(shè)直接簡單的問題情境，動手進行實驗操作，啟發(fā)他們找出解決問題的方法。
3.學習目標確定與教學重難點 （1）知道有用功、額外功、總功的含義，知道三者之間的關(guān)系；（2）知道機械效率的概念，能結(jié)合具體實例認識什么是有用功、額外功、總功，會計算機械效率；（3）能設(shè)計實驗，測定某種簡單機械的機械效率，通過探究實驗，培養(yǎng)學生擬定簡單的科學探究計劃和實施實驗方案的能力；本節(jié)教學的重點是機械效率的概念和有關(guān)計算。教學難點是測量滑輪組的機械效率。
4.評價量表 《機械效率》的評價量表任務(wù)列表任務(wù)要求（滿分：20分）學生自評同學互評教師評價任務(wù)一：認識有用功、額外功、總功，會計算機械效率能正確計算有用功、額外功、總功，會計算機械效率（10分）任務(wù)二：測量機械效率能熟練測量滑輪組和斜面的機械效率（10分）
5.學習活動設(shè)計
教師活動 學生活動 設(shè)計意圖/學習評價
任務(wù)一：引入新課
想想議議：使用簡單機械，有的能省力，有的能省距離。使用機械可以省功嗎？ 觀察圖片思考，作出合理的猜想。 以問題為導(dǎo)入，激發(fā)學生是學習熱情。
任務(wù)二：有用功和額外功
演示實驗：使用動滑輪是否省功？在如圖甲所示，用彈簧測力計將鉤碼緩慢提升一定的高度，計算拉力做的功。在如圖乙所示，利用動滑輪把同樣的物體，提升相同的高度。結(jié)論：使用機械做的功和直接用手做的功相等。實際在使用動滑輪的時候，還得克服動滑輪的重力，以及繩子與滑輪之間的摩擦做功。所以，使用機械不能省功，還需要額外多做一部分功。為了達到目的，人們必須做的對人們有用的功，叫做有用功（）。在上面的實驗中，克服鉤碼的重力所做的功就是有用功。克服機械自身部件的重力和摩擦力不得不做的功為額外功（）。有用功跟額外功的總和叫總功（），。提問：用水桶從井中提水的時候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是額外功？如果桶掉到井里，從井里撈桶的時候，撈上的桶里帶了一些水，這種情況下哪部分是有用功，哪部分是額外功？ 學生分別計算兩次拉力做的功，第一次做的功：，第二次所做的功：如果忽略動滑輪重和滑輪與繩子間的摩擦：,學生思考回答：提水所做的功是有用功；提水桶所做的功是額外功。提水桶所做的功是有用功；提水所做的功是額外功。 讓學生利用身邊器材動手演示力的現(xiàn)象，對力有具體的感受，更能理解力的概念，再從生活中的事例分析跟容易歸納出力的概念。
任務(wù)三：機械效率
工作中，我們總是希望額外功越少越好；也就是有用功在總功中所占的比例越大越好。在物理學中，用機械效率表示有用功在總功中所占的比例。計算公式：注意：對于實際機械，由于總是有額外功存在，。提出問題：1.機械效率有單位嗎？2．為什么機械效率沒有大于1的？3．用小數(shù)和百分數(shù)來表達機械效率，你認為那種表達更好？多媒體展示例題：（1）組織學生分析、討論、計算；（2）展示學生解題過程；（3）總結(jié)、評價。一些機械的機械效率：起重機:40%～50%抽水機:60%～80%柴油機:28%～40% 經(jīng)過討論回答：機械效率沒有單位， 總小于1，用百分數(shù)表示。意在練習機械效率公式的應(yīng)用、使學生加深認識有用功、額外功和總功的概念。 鍛煉分析實際問題的能力。通過交流與合作，培養(yǎng)學生團結(jié)合作精神。【評價標準】能正確計算有用功、額外功、總功，能熟練計算機械效率（10分）能正確計算有用功、額外功、總功，對復(fù)雜的機械效率計算易出錯（8分）不能正確判斷有用功、額外功、總功（6分）
任務(wù)四：測量滑輪組和斜面的機械效率
提出問題：滑輪組的機械效率總是一定的嗎？機械效率與哪些因素有關(guān)？如何才能提高滑輪的機械效率？如何測量滑輪組的機械效率：1.實驗原理：2.器材：刻度尺、鉤碼、彈簧測力計、鐵架臺、甲、乙兩個滑輪組、長約2m的細繩。3.步驟：①用彈簧測力計測量鉤碼所受的重力G并填入表格。②分別記下鉤碼和彈簧測力計的位置。③緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼升高，讀出拉力F值，用刻度尺測出鉤碼上升的高度h和彈簧測力計移動的距離s，將這三個量填入表格。④算出有用功、總功、機械效率并填入表格。實驗次數(shù)G/NH/m/JF /Ns /m/Jη123實驗結(jié)論：影響滑輪組機械效率的因素：（1）物重：同一個滑輪組，提起的物體越重，機械效率越高。（2）動滑輪重：提起的物重一樣，動滑輪越重，機械效率越低。（3）摩擦（輪與軸及輪與繩之間）、繩重。討論：如何提高滑輪組的機械效率？盡可能增加被提升物體的重力；改進滑輪結(jié)構(gòu)，減輕滑輪自重；對機械進行保養(yǎng)，保持良好的潤滑，減小摩擦如何測量斜面的機械效率：（1）猜想：①斜面的機械效率可能和斜面的傾斜程度有關(guān)；②斜面的機械效率可能和斜面的粗糙程度有關(guān)。（2）實驗器材：斜面、小木塊、棉布、毛巾、彈簧測力計、刻度尺、鐵架臺。（3）實驗步驟：①測量小木塊的重量，記錄數(shù)據(jù)；②把小木塊用彈簧秤沿斜面勻速向上拉，分別記錄拉力F、木塊沿斜面移動的距離s、木塊上升的高度h；③改變斜面的傾斜程度，重復(fù)步驟②；④改變斜面的粗糙程度，分別鋪上棉布、毛巾，重復(fù)步驟②。（4）將實驗數(shù)據(jù)填入表格中結(jié)論：斜面越陡，越不省力，機械效率越高。斜面的傾斜程度相同斜面越光滑，機械效率越高。 學生思考、討論，提出各自的猜想。學生動手實驗，討論交流得出提高滑輪組的機械效率的方法。 理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學生將科學知識應(yīng)用于日常生活和社會實踐的意識。【評價標準】能熟練測量滑輪組和斜面的機械效率，并能說出哪些因素會影響滑輪組的機械率（10分）能夠測量滑輪組和斜面的機械效率（8分）不能熟練測量滑輪組和斜面的機械效率（6分）
6.板書設(shè)計1．有用功、額外功、總功：（1）有用功：為達到目的必須要做的功（2）額外功：我們不需要但是又不得不做的功（3）總功：有用功和額外功的總和2．機械效率：（1）有用功與總功的比值叫作機械效率（2）常用百分數(shù)表示，3.提高滑輪組的機械效率：盡可能增加被提升物體的重力；改進滑輪結(jié)構(gòu)，減輕滑輪自重；對機械進行保養(yǎng)，保持良好的潤滑，減小摩擦
7.作業(yè)與拓展學習設(shè)計 1．升旗過程中，克服旗的重力做的功是 ，克服繩子的重力所做的功是 ，人所施加的拉力所做的功是 （均選填“有用功”、“額外功”或“總功”）。【答案】 有用功 額外功 總功【詳解】[1][2][3]為完成工作目的而做的功叫有用功；不需要但又不得不做的功叫額外功；升旗過程中目的是把旗升高旗桿頂部，所以克服旗的重力做的功是有用功，克服繩子的重力做的功是額外功；人所施加的拉力所做的功包括有用功和額外功，是總功。2．甲從貨架上拿起茶杯觀賞，乙從桌面上端起盛茶水的茶杯喝茶，甲對茶杯做的是 功，乙對茶杯做的是 功。（兩空均選填“有用”、“額外”和“總”）【答案】 有用 額外【詳解】[1]甲的目的是觀賞茶杯，故對茶杯做的功是有用功。[2]乙目的是端茶水，因此對茶水做的功是有用功，克服茶杯做的功是額外功。3．如圖所示，在“測定滑輪組的機械效率”實驗中，小明勻速向下拉動繩子，物體重G物=10N，拉力F=6N，不計繩重和摩擦，動滑輪的重G動= N，滑輪組的機械效率 %。 【答案】 2 83.3【詳解】[1]由圖可知，承擔物重的繩子股數(shù)n=2，根據(jù)動滑輪的重力為[2]滑輪組的機械效率為4．如圖所示，小杰利用滑輪組將重力為60N的物體提升了3m，所用的拉力是25N，則動滑輪的重力為 N，該滑輪組的機械效率為 %（不考慮繩重和摩擦）。【答案】 15 80%【詳解】[1]不考慮繩重和摩擦，由圖可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)n=3，則動滑輪的重力為G動=3F-G=3×25N-60N=15N[2]拉力所做的有用功W有=Gh=60N×3m=180J拉力所做的總功W總=Fs=F×nh=25N×3×3m=225J該滑輪組的機械效率為5．如圖所示，工人師傅搬運貨物時，在地面和卡車的車廂間傾斜放置一長木板搭成斜面，將地面上的貨物沿斜面勻速拉上車廂用時15s。已知車廂高1.5m，木板長3m，貨物質(zhì)量為50kg，沿斜面所用的拉力為300N，g=10N/kg，則拉力發(fā)揮的功率為 W，物體受到的摩擦力大小為 N；斜面的機械效率為 。【答案】 60 50 【詳解】[1]拉力做的功為拉力的功率為[2]拉力做的有用功為額外功為物體受到的摩擦力大小為[3]斜面的機械效率為6．如圖所示，用40N的拉力將重為300N的物體勻速向左拉動0.2m，此時滑輪組的機械效率為75％，此過程中繩子自由端移動的距離為 m，物體與地面的摩擦力為 N；加速拉動物體，物體所受的摩擦力 （選填“變大”“變小”或“不變”） 【答案】 0.6 9 不變【詳解】[1]如圖，動滑輪由三段繩子承擔，即n=3，所以此過程中繩子自由端移動的距離[2] 此過程中拉力做的功此過程中的有用功，即克服摩擦力所做的功物體與地面的摩擦力[3]滑動摩擦力的大小與物體對接觸面的壓力、接觸面的粗糙程度有關(guān)，加速拉動物體，兩個因素都不發(fā)生變化，所以物體所受的摩擦力不變。7．質(zhì)量為m的木塊在F的作用下，沿著長為L的粗糙斜面勻速運動到高為h的斜坡的頂端，則在此過程中（　　）A．支持力做的功為FL B．拉力做的功為FhC．克服重力做的功為mgh D．克服摩擦力做的功為FL【答案】C【詳解】A．由題和圖可知，木塊在支持力的方向上通過的距離為零，所以支持力做的功為0J，故A不符合題意；B．拉力為F，移動距離為L，因此拉力做的功為W=FL故B不符合題意；C．克服重力做的功為W重=Gh=mgh故C符合題意；D．克服摩擦力做的功為額外功，即拉力所做的總功與克服重力所做的有用功之差，則W摩=W-W重=FL-mgh故D不符合題意。故選C。8．用一個動滑輪和一個定滑輪先后組成如圖甲、乙所示的滑輪組，分別用它們將同一重物勻速提升相同的高度（忽略繩重和摩擦）。下列說法正確的是（　　）A．甲滑輪組提起物體的力大 B．甲滑輪組提起物體做的有用功多C．甲滑輪組提起物體做的總功少 D．甲滑輪組的機械效率高【答案】A【詳解】根據(jù)題意可知，兩滑輪組提升重物的重力相同，提升的高度相同；A．由圖知，兩個滑輪組承重繩子的根數(shù)分別為η甲=2，η乙=3，忽略繩重和摩擦，由可得，繩端的拉力分別為，所以F甲>F乙，故A正確；BC．由題知，動滑輪重相同，提升的物體重和高度均相同，忽略繩重和摩擦，根據(jù)W有用=Gh、W額=G動h可知，利用滑輪組做的有用功相同、額外功相同，則總功相同，故BC錯誤；D．因有用功相同、總功也相同，由可知，兩滑輪組的機械效率相同，故D錯誤。故選A。9．在“探究影響滑輪組機械效率的因素”實驗中，小明用如圖所示的同一滑輪組提升不同的鉤碼，分別做了甲、乙、丙3組實驗，實驗數(shù)據(jù)記錄如表：次數(shù)鉤碼重G/N鉤碼上升的距離h/cm彈簧測力計的示數(shù)F/N彈簧測力計上升的距離s/cm機械效率η/%12511566.7%2451.71578.4%36515（1）實驗操作中應(yīng)該沿豎直方向勻速拉動彈簧測力計，同組的小華發(fā)現(xiàn)實驗過程中邊拉動邊讀數(shù)時，彈簧測力計示數(shù)不穩(wěn)定，如果能在彈簧測力計靜止時讀數(shù)會更準確，小明認為如果這樣，測量的結(jié)果將比真正的滑輪組機械效率要 （填“偏大”或“偏小”），其原因是忽略了摩擦力對滑輪組機械效率的影響；（2）第三次實驗中的機械效率為 ；（3）如果在圖甲的實驗探究過程中，小明在不改變其他條件的情況下，把動滑輪換為個質(zhì)量更大的滑輪，則所測得的機械效率將比原來 （選填“高”或“低”）。【答案】 偏大 83.3% 低【詳解】（1）[1]按小華的方案測量的結(jié)果將比真正的滑輪組機械效率要偏大，原因是忽略了摩擦力對滑輪組機械效率的影響，即導(dǎo)致額外功減小。（2）[2]圖中測力計分度值為0.2N，示數(shù)為2.4N。則機械效率（3）[3]小明在不改變其他條件的情況下，把動滑輪換為個質(zhì)量更大的滑輪，則在有用功一定時，增大了額外功，所以所測得的機械效率將比原來低。10．在“探究影響滑輪組機械效率的因素”實驗中，某實驗小組用如圖所示的同一滑輪組提升不同鉤碼的方法，分別做了甲、乙、丙3組實驗次數(shù)鉤碼重/N動滑輪重/N鉤碼上升的距離/cm彈簧測力計的示數(shù)/N彈簧測力計上升的距離/cm機械效率120.8511566.7%240.851.715\360.85\1583.3%（1）在實驗操作中應(yīng)該使鉤碼 （選填“快速”或“緩慢”）上升；（2）進行第2次測量時滑輪組的機械效率約為 （保留三位有效數(shù)字）；（3）進行第3次測量時，彈簧測力計示數(shù)為 N，滑輪組做的有用功是 J；（4）分析實驗數(shù)據(jù)，實驗小組得出的實驗結(jié)論是：滑輪組的機械效率與 有關(guān)；（5）分析表中數(shù)據(jù)可知：，可能的原因是： ；（6）某次實驗時將繩子自由端勻速拉動時彈簧測力計的讀數(shù)記為F，鉤碼重記為G，動滑輪重記為G′，鉤碼提升高度記為h，不計繩子重及摩擦 。（用所給字母表示，一種即可） 【答案】 緩慢 78.4% 2.4 0.3 被提升物體的重力 拉動過程中需克服繩重和摩擦 或【詳解】（1）[1]在實驗過程中，應(yīng)緩慢豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使鉤碼緩慢上升，便于讀數(shù)。（2）[2]根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)可知，第2次測量時滑輪組的機械效率（3）[3]由圖示測力計可知，其分度值為0.2N，彈簧測力計示數(shù)為2.4N。[4]第3次測量時，有用功（4）[5]從實驗數(shù)據(jù)看，鉤碼上升的高度無規(guī)律的變化，所以機械效率不斷增大不是由于被提升高度的變化而引起的；鉤碼重不斷增大，機械效率不斷提高。所以可以看出增大被提升物體的重力可以提高滑輪組的機械效率，滑輪組的機械效率與物重有關(guān)。（5）[6]由于滑輪與輪軸間存在摩擦、纏繞滑輪組的繩子有重力，拉動過程中需克服繩重和摩擦，因此：。（6）[7]有用功為W有=Gh，總功為W總=Fs，不計繩子重及摩擦，W額=G′h，總功還可以表示為W總=W有+W額=Gh+G′h=(G+G′）h①若當總功為W總=Fs，則②若當總功為W總=(G+G′）h，則11．如圖是用滑輪組提升建筑材料A的示意圖，在豎直向下的拉力F的作用下，使重900N的建筑材料A在5s的時間里，勻速豎直上升了1m。在這個過程中，拉力F為500N，滑輪組的機械效率為η。（1）拉力所做的功；（2）滑輪組的機械效率η；（3）拉力F的功率P。【答案】（1）1000J；（2）90%；（3）200W【詳解】解：（1）由圖知，承擔重物繩子的段數(shù)n=2，拉力所做的功W總=Fs= F×2h=500N×2m=1000J（2）克服物體重力做的有用功W有=Gh=900N×1m=900J滑輪組的機械效率（3）拉力F的功率答：（1）拉力所做的功為1000J；（2）滑輪組的機械效率η為90%；（3）拉力F的功率P為200W。
8.教學反思與改進在教學過程中雖然設(shè)計了較多的學生分組實驗和活動，大部分學生參與的熱情很高，但是依然有少數(shù)同學不愿參與，全程不動手實驗，和別的同學配合度也很低。那么這是今后教學要重點關(guān)注的問題。另外雖然大部分學生愿意參與活動，但有些小組的效率比較低，不能在規(guī)定時間完成任務(wù)。在今后的教學中，可以針對效率低的小組，教師可以相應(yīng)的指導(dǎo)學生完成實驗，得出結(jié)論。
作業(yè)設(shè)計
12.3機械效率課時作業(yè)（時間：30min）
【基礎(chǔ)訓(xùn)練】
知識點1：有用功、額外功、總功
1．鐵桶里裝著沙子，小龍?zhí)嶂F桶將沙子送到樓上，他對沙子所做的功叫 ，對鐵桶做的功叫 。如果目的是送桶到樓上，則小龍對沙子做的功叫 。
【答案】 有用功 額外功 額外功
【詳解】[1][2]小龍?zhí)嶂F桶將沙子送到樓上，其目的是提沙子，則他對沙子做的功是有用功，在提沙子的過程中對鐵桶做的功沒有用，但又不得不做，為額外功。
[3]如果目的是送桶到樓上，則在提鐵桶的過程中對沙子做的功沒有用，為額外功。
知識點2：機械效率
2．下列關(guān)于功和功率的的說法中正確的是（　　）
A．力對物體做功越多，其功率越大
B．機械效率越高，做的功就越多
C．功率大的機械一定比功率小的機械用時少
D．功率越大的機械做功越快
【答案】D
【詳解】A．功率是描述做功快慢的物理量，功率大說明單位時間內(nèi)做功多；做功多但時間不確定時，功率大小無法確定，故A錯誤；
B．機械效率與有用功和總功都有關(guān)系，機械效率高，表示有用功在總功中占的比值大，機械做的功不一定多，故B錯誤；
C．功率是表示做功快慢的物理量，功率大說明單位時間內(nèi)做功多，或者是說明做功快，功率大的機械不一定比功率小的機械用時少，故C錯誤，D正確。
故選D。
3．小銘用如圖所示的滑輪組將重的物體勻速提高，動滑輪重為，不計繩重和摩擦，則小銘所用拉力 ；若物重增大，該滑輪組機械效率將 （選填“變大”、“變小”或“不變”）。
【答案】 50 變大
【詳解】[1] 由題圖可知，動滑輪上的繩子股數(shù)為2，則繩子上的拉力為
[2] 不計繩重和摩擦，滑輪組的機械效率為
動滑輪重不變時，物重增大，該滑輪組機械效率將變大。
【能力提升】
1．如圖所示，工人沿斜面將重物從地面勻速拉上平臺。已知平臺的高2m，木板長5m，所用拉力F為400N，斜面的機械效率是80%，則重物受到的重力為 。
【答案】800N
【詳解】拉力做的總功為
W總=Fs=400N×5m=2000J
有用功為
W有用=η×W總=80%×2000J=1600J
由W有用=Gh可得，重物受到的重力為
2．一物體重為10N，如圖所示，小明用定滑輪將該物體在1s內(nèi)勻速提高2m，所用拉力為20N，此過程中，小明做的有用功是 J，定滑輪的機械效率是 ，拉力的功率是 W。（取g＝10N/kg）
【答案】 20 50% 40
【詳解】[1]小明做的有用功是
[2]如圖為定滑輪，繩子通過的距離和物體通過的距離相等，即
拉力做的總功為
定滑輪的機械效率是
[3]拉力的功率是
3．如圖所示，用大小為125N的拉力F，通過滑輪組將重為200N的物體勻速提升10cm，不計繩重與摩擦，則拉力做的功是 J。若增大物重，該滑輪組的機械效率會 （選填“變大”、“變小”或“不變”）。
【答案】 37.5 變大
【詳解】[1]圖示滑輪組中，承重繩子為3根，物體提升10cm，繩子自由端移動的距離
s=3h=3×10cm=30cm=0.3m
拉力所做的功
W=Fs=125N×0.3m=37.5J
[2]增大物重，則所做的有用功增大，不計繩重及摩擦時，額外功不變，則機械效率增大。
4．如圖甲所示，用滑輪組將重為90N的物體勻速提起，圖乙是拉力F與繩子自由端移動距離s的關(guān)系圖像，不計繩重和摩擦。則圖乙中陰影部分的面積表示的物理量是 （填“總功”“有用功”或“額外功”），該滑輪組的機械效率為 。將物塊提升更大的高度，滑輪組的機械效率將 （填“增大”“減小”或“不變”）
【答案】 總功 不變
【詳解】[1]圖乙中陰影部分的面積等于拉力F與繩子自由端移動距離s的乘積，所以它表示的物理量是總功。
[2]拉力做的總功為
由圖知，由3段繩子吊著動滑輪，物體升高的高度為
拉力做的有用功為
該滑輪組的機械效率為
[3]不計繩重和摩擦，滑輪組的機械效率為
可見，滑輪組的機械效率與提升物體的高度無關(guān)，所以，將物塊提升更大的高度，滑輪組的機械效率將不變。
5．質(zhì)量為60kg的工人站在水平地面上，利用如圖滑輪組豎直向下拉動繩子自由端，將一質(zhì)量為80kg的重物A以0.2m/s的速度勻速上升1m，此時該滑輪組的機械效率為80%（g取10N/kg）。對此工作過程及裝置以下說法錯誤的是（　　）
A．動滑輪重為200N B．拉力F的功率為100W
C．工人對繩的拉力做功1000J D．工人對地面的壓力為100N
【答案】B
【詳解】A．由圖中滑輪組的結(jié)構(gòu)知道，滑輪組承重繩子n=2，物體A的質(zhì)量m=80kg，則A的重力
GA=mg=80kg×10N/kg=800N
不計繩重和摩擦時，滑輪組的機械效率
解得G動=200N。故A正確，不符合題意；
C．工人對繩子的拉力為
則工人對繩的拉力做的功為
W=Fs=F×2h=500N×2×1m=1000J
故C正確，不符合題意；
B．已知物體A移動的速度vA=0.2m/s，則工人拉繩子的速度
v人=2vA=2×0.2m/s=0.4m/s
則拉力F的功率為
故B錯誤，符合題意；
D．工人對繩子的拉力和繩子對人的拉力是一對相互作用力，則繩子對人的拉力為
F人=F=500N
工人的質(zhì)量m人=600kg，工人的重力為
G人=m人g=600kg×10N/kg=600N
則地面對人的支持力為
F支=G人-F人=600N-500N=100N
則人對地面的壓力為
F壓=F支=100N
故D正確，不符合題意。
故選B。
6．圖甲中用力水平拉著重為G的物體在水平路面上勻速移動s的距離。圖乙中用動滑輪拉著它也在同一路面上勻速移動s的距離，水平拉力為，使用動滑輪的過程中（　　）
A．總功為 B．有用功為
C．機械效率為 D．額外功為
【答案】D
【詳解】A．使用動滑輪拉力端移動距離
s'=2s
拉力做的總功
W總=F2s'=F2×2s=2F2s
故A不符合題意；
B．使用動滑輪做的有用功，等于直接拉物體做的功，即
W有=F1s
故B錯誤；
C．機械效率
故C錯誤；
D．額外功
W額=W總 W有=2F2s F1s
故D正確。
故選D。
7．在跨學科實踐課上，如圖是一小組用3本大字典和滑輪組將一個人提了起來，字典勻速直線下降12m，使人勻速升高0.6m，字典對繩B的拉力為，繩A對人的拉力為。此過程（　　）
A．有用功為
B．滑輪組的機械效率為
C．做的功大于做的功
D．動滑輪上承擔力的繩子的股數(shù)
【答案】B
【詳解】ABC．對人做的有用功為
字典做的總功為
滑輪組的機械效率為
有用功小于總功，則做的功小于做的功，故AC不符合題意，B符合題意；
D．不考慮動滑輪重、繩子重及摩擦力，動滑輪上承擔力的繩子的股數(shù)為
實際考慮動滑輪重、繩子重及摩擦力等因素，需要繩子的段數(shù)還要增加，故D不符合題意。
故選B。
8．某建筑工地用如圖-1所示的裝置提升重物A，電動機拉動繩子的功率保持不變，電動機對繩子的拉力F與繩子自由端的移動速度v的關(guān)系如圖-2所示。當重物A以0.1m/s的速度勻速上升時，滑輪組的機械效率為80%。不計繩重與摩擦，g取10N/kg。下列分析與計算正確的是（　　）
A．重物A的質(zhì)量為60kg
B．電動機對繩子的拉力為600N
C．勻速提升108kg的重物B時，重物B在30s上升的高度為1.5m
D．若電動機拉動繩子的功率減小，滑輪組的機械效率降低
【答案】C
【詳解】AB．由圖-1可知，承擔物重的繩子段數(shù)n為3；由題意可知，重物的速度是0.1m/s，則繩子自由端的移動速度為0.3m/s，由圖-2可知，此時拉力為200N。滑輪組的機械效率為80%，由可知，重物A的重力
則重物A的質(zhì)量
故AB錯誤；
C．提升重物A時，計算得出動滑輪的重力
重物B的重力
當提升重物B時，拉力
由圖-2可知，此時繩子自由端的移動速度為0.15m/s，則重物B上升的速度
所以，重物B在30s上升的高度
故C正確；
D．功率是指物體在單位時間內(nèi)所做的功的多少，機械效率是機械的有用功與總功的百分比；機械效率與重物的重力、動滑輪的重力和繩子間的摩擦力有關(guān)，與做功的快慢（功率）無關(guān)，故D錯誤。
故選C。
9．如圖所示是小明測量斜面的機械效率的實驗裝置，及實驗數(shù)據(jù)記錄表：
斜面的傾斜程度 物塊重（N） 斜面高（m） 沿斜面拉力（N） 斜面長（m） 機械效率
較緩 10 0.1 5.0 1 20%
較陡 10 0.3 6.7 1 45%
最陡 10 0.5 8.4 1 60%
（1）沿斜面拉動木塊時，應(yīng)保持測力計的彈簧軸線與斜面 ；并且使木塊做 運動；
（2）比較表中“物塊重”和“ ”兩欄對應(yīng)的數(shù)據(jù)，可知斜面是一種 （選填“省力”或“力”）的簡單機械；
（3）本實驗數(shù)據(jù)還可以分析出斜面的傾斜程度對斜面機械效率的影響，結(jié)論是：斜面的傾斜程度越大， 。
【答案】 平行 勻速直線 沿斜面拉力 省力 斜面的機械效率越大
【詳解】（1）[1]彈簧測力計在使用時力的方向應(yīng)與軸線方向一致，因此沿斜面拉動木塊時，應(yīng)保持測力計的彈簧軸線與斜面平行。
[2]沿斜面拉動木塊時，為使測力計的示數(shù)穩(wěn)定，應(yīng)盡量使木塊做勻速直線運動。
（2）[3][4]要比較使用斜面是省力還是費力，需要比較沿斜面所用的拉力和重力的關(guān)系，使用需比較表中“物塊重”和“沿斜面的拉力”兩欄對應(yīng)的數(shù)據(jù)；由實驗數(shù)據(jù)可知，在同一次實驗中，拉力總是小于重力，由此可知斜面是一種省力的簡單機械。
（3）[5]由表中實驗數(shù)據(jù)可知，實驗控制了斜面長度不變而高度不斷變化，這樣斜面的傾斜程度不斷變化，實驗研究的是斜面成像程度對斜面機械效率的影響，由表中實驗數(shù)據(jù)可知：同一斜面，在物體重力與斜面長度不變時，斜面傾斜程度越大，斜面機械效率越高。
10．在“探究影響滑輪組機械效率的因素”的實驗中，某小組用如圖所示的同一滑輪組提升不同個數(shù)鉤碼，分別做了如圖所示的三組實驗，實驗數(shù)據(jù)記錄如下：
次數(shù) 鉤碼重/N 動滑輪重/N 鉤碼上升的距離/cm 彈簧測力計的示數(shù)/N 彈簧測力計上升的距離/cm 機械效率
1 2 0.8 5 1 15 66.7%
2 4 0.8 5 1.7 15 ②
3 6 0.8 5 ① 15 83.3%
（1）在實驗中，測繩端拉力F時，應(yīng)盡量 向上勻速拉動彈簧測力計，且在拉動過程中讀數(shù)；
（2）第3次實驗時彈簧測力計的示數(shù)如圖所示，表格中編號①的數(shù)值是 ，②的數(shù)值是 （精確至千分位）；
（3）多次改變提升的物重測量滑輪組的機械效率的目的是 ；
A．減小摩擦
B．多次測量取平均值減小誤差
C．獲得多組數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律
（4）汽車作為一種“機械”，提高效率對節(jié)能減排有重要意義，請你指出以下三種提高效率的方法中， 中的方法是與本實驗同理的。
A．鼓勵人們“拼車”出行，使汽車盡量裝滿人員
B．汽車制造廠用新材料減輕汽車重量
C．經(jīng)常給汽車做保養(yǎng)，保持良好的潤滑
【答案】 豎直 2.4 78.4% C A
【詳解】（1）[1]實驗中要豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使物體升高，此時系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，測力計示數(shù)考等于拉力大小。
（2）[2]圖中測力計的分度值為0.1N，示數(shù)2.4N，即表格中①處的數(shù)值是2.4。
[3]第二次實驗中，機械效率為
（3）[4]進行多次實驗，測出多組實驗數(shù)據(jù)，有的是為了減小實驗誤差，有的是找出普遍規(guī)律。而本實驗中多次改變提升的物重測量滑輪組的機械效率，目的是為了獲得多組數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律。故C符合題意，AB不符合題意。
故選C。
（4）[5]由表中數(shù)據(jù)可知，同一滑輪將不同的重物提升相同的高度，提升物體越重，機械效率越高；即對同一滑輪，額外功一定，增加提升物體的重力，增大有用功，可提高機械效率。
A．鼓勵人們“拼車”出行，使汽車盡量裝滿人員，是在額外功相同時，人越多，有用功越多，機械效率越高，故A符合題意；
B．汽車制造廠用新材料減輕汽車重量，是通過減小額外功來增加機械效率的，故B不符合題意；
C．經(jīng)常給汽車做保養(yǎng)，保持良好的潤滑。提高滑輪組機械效率的方法是通過減小摩擦來增加機械效率的，故C不符合題意。
故選A。
11．如圖所示，質(zhì)量為65kg的工人站在地面上用滑輪組提起重為600N的物體，在物體勻速上升1m的過程中，拉力做功800J。滑輪組中的繩均沿豎直方向，繩重和摩擦均可忽略不計，且繩足夠結(jié)實，取，求：
（1）滑輪組的機械效率；
（2）地面對工人的支持力大小；
（3）工人站在地面上用這個滑輪組勻速提升不同質(zhì)量物體的過程中，此滑輪組的最大機械效率。
【答案】（1）75%；（2）250N；（3）84.6%
【詳解】
解：（1）工人做的有用功
所以滑輪組的機械效率
（2）人的重力
物體上升的過程中，繩端移動的距離
繩端拉力
人受到的拉力與繩端受到的拉力F為相互作用力大小相等，即
由于人在地面上靜止，所以支持力
（3）人站在地面上對繩的最大拉力
因為忽略繩重和摩擦，人對動滑輪做的功
動滑輪重力
由可知，所以提升物體的最大重力
所以此滑輪組的最大機械效率
答：（1）滑輪組的機械效率為75%；
（2）地面對工人的支持力大小為250N；；
（3）工人站在地面上用這個滑輪組勻速提升不同質(zhì)量物體的過程中，此滑輪組的最大機械效率為84.6%。
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八年級物理大單元整體設(shè)計
第十二章《簡單機械》
一、單元內(nèi)容分析
本章是初中物理力學部分的最后一章，涉及前面所學的力和功的知識，具有一定的綜合性。一方面，要從力的角度認識簡單機械；另一方面，還要從功的角度認識簡單機械。本章章首圖和章首語介紹了各種各樣的機械以及在人類活動中的用途。教材安排從最簡單的機械入手，了解它們是如何為人類服務(wù)的。
本章涉及的概念有簡單機械中的杠桿、滑輪（定滑輪、動滑輪、滑輪組）和機械效率（包括總功、有用功、額外功），涉及的物理規(guī)律有杠桿的平衡條件。本章各個章節(jié)都是通過介紹生活中實際應(yīng)用來引出各節(jié)主題，熟悉和理解各個知識點后，再應(yīng)用的到實踐中，體現(xiàn)物理來源于實際、服務(wù)于實際的理念。教材還安排較多實驗，通過實驗，探究并了解杠桿的平衡條件、研究定滑輪和動滑輪的特點、知道測量簡單機械的效率并學會如何提高機械效率。讓學生深刻體會到物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科。
二、本章課標要求
本章一部分內(nèi)容屬于課程標準中課程內(nèi)容的第二個一級主題“運動和相互作用”，是該主題下的二級主題“機械運動和力”中的部分內(nèi)容。內(nèi)容標準要求如下：
2.2.6 知道簡單機械。探究并了解杠桿的平衡條件。
本章另一部分內(nèi)容屬于課程標準中課程內(nèi)容的第三個一級主題“能量”，是該主題下的二級主題“機械能”中的部分內(nèi)容。內(nèi)容標準要求如下：
3.2.3知道機械效率。了解提高機械效率的意義和途徑。
例3 測量某種簡單機械的機械效率。
3.2.4 能說出人類使用的一些機械。了解機械的使用對社會發(fā)展的作用。
三、本章核心素養(yǎng)
物理觀念：杠桿的五要素、力臂的作圖、杠桿的平衡條件、生活中的杠桿、定滑輪和動滑輪、滑輪組、斜面和輪軸、有用功、額外功、總功、機械效率
物理思維：通過聯(lián)系日常生產(chǎn)生活中使用的杠桿了解杠桿的五要素以及對杠桿平衡條件的猜想。通過科學探究，得出杠桿的平衡條件、動滑輪和定滑輪的特點，培養(yǎng)學生科學實驗素養(yǎng)，鍛煉科學思維。通過測量滑輪組和斜面的機械效率，得出提高機械效率的方法。
科學探究：探究杠桿的平衡條件，探究定滑輪和動滑輪的特點，測量滑輪組和斜面的機械效率。
科學態(tài)度與責任：通過探究實驗，鍛煉提升學生進行科學探究能力，養(yǎng)成實事求是的科學態(tài)度；通過聯(lián)系生產(chǎn)生活實際，認識物理內(nèi)在規(guī)律，并能運用到實踐中，培養(yǎng)學生的實踐能力，更能激發(fā)學生的學習興趣，成為學生探索自然的內(nèi)在動力。通過學習簡單機械，介紹我國關(guān)于機械方面的成就，增強學生民族認同感和自信心。
四、本章教學目標
（一）內(nèi)容目標：
1.知道杠桿和杠桿的五要素；
2.知道畫杠桿的力臂；
3.知道杠桿的平衡條件；
4.知道杠桿的分類；
5.知道定滑輪和動滑輪的特點；
6.知道滑輪組的特點；
7.能正確計算有用功、額外功和總功；
8.知道計算簡單機械的機械效率；
9.會測量滑輪組和斜面的機械效率，知道如何提高機械效率。
（二）學業(yè)目標：
1.能運用簡單機械的一些規(guī)律分析簡單問題，并獲得結(jié)論；能在解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題時引用證據(jù)，具有使用科學證據(jù)的意識。
2.能基于觀察和實驗，提出與簡單機械現(xiàn)象有關(guān)的科學探究問題，并作出有依據(jù)的猜想與假設(shè)；在關(guān)于杠桿、滑輪等科學探究中，能制訂初步的實驗方案；能正確使用相關(guān)器材獲取實驗數(shù)據(jù)；能通過對數(shù)據(jù)的比較與分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的特點，進行初步的因果判斷，得出實驗結(jié)論;能表述實驗過程和結(jié)果，撰寫實驗報告。
五、教學重點
1.力臂的概念和畫法、杠桿平衡條件、杠桿種類及特點；
2.定滑輪、動滑輪和滑輪組的特點和工作原理；
3.機械效率的概念和有關(guān)計算。
六、教學難點
1.理解力臂的概念、探究杠桿的平衡條件的實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)處理；
2.判斷滑輪組的省力情況，會根據(jù)實際要求組裝簡單的滑輪組；
3.測量滑輪組的機械效率。
七、學情分析和建議
八年級的學生已經(jīng)學習了一部分力學的知識，基本掌握了一些科學的研究方法，并具備了一定的物理思維能力，可以透過表象發(fā)現(xiàn)更為深刻而本質(zhì)的內(nèi)容，學生也不再滿足于教師的單純的說教，而是希望教師能夠創(chuàng)設(shè)便于觀察的物理學習環(huán)境，給予他們能夠發(fā)表自己見解以及表現(xiàn)自己才華的機會，也希望老師能夠滿足他們動手實踐的欲望，施展他們的創(chuàng)造才能，渴望培養(yǎng)探究能力、實踐能力和創(chuàng)新意識。
在講解新課時，充分應(yīng)用多媒體的優(yōu)勢，并且也運用實物進行直觀教學。讓學生了解簡單機械的基本特征，然后學生由淺入深、循序漸進就能夠理解簡單機械的工作特點和機械效率。
八、本章活動主題
聯(lián)系生活中簡單機械的使用場景，自制一些簡單機械的模型。展示交流設(shè)計理念、使用場景、工作過程等。例如用廢舊瓦楞紙制作挖掘機的模型、利用輪軸和滑輪制作升降機等。
九、整體教學課時安排
單元主題 任務(wù) 問題 活動
簡單機械 任務(wù)一：杠桿（1課時） 問題1：什么時杠桿？怎么畫杠桿的力臂？ 活動一：我們在使用工具時，討論它們的共同特點。活動二：練習力臂的作圖，歸納力臂的畫法。
問題2：滿足什么條件杠桿才能平衡？ 活動一：探究杠桿的平衡條件。
問題3：生活中的杠桿又哪些分類？ 活動一：體驗不同的的杠桿，感受動力的大小。
任務(wù)二：滑輪（1課時） 問題1：定滑輪和動滑輪的特點？ 活動一：設(shè)計使用定滑輪和動滑輪。活動二：探究定滑輪和動滑輪的特點。
問題2：滑輪組的特點？ 活動一：組裝滑輪組，并探究滑輪組的特點。
任務(wù)三：機械效率（1課時） 問題1：有用功、額外功和總功怎么計算？ 活動一：計算使用動滑輪時，是否省功。活動二：給予實際生活場景，判斷有用功和額外功。
問題2：機械效率如何計算？ 活動一：練習機械效率公式的應(yīng)用
問題3：如何提高滑輪組的機械效率？ 活動一：測量滑輪組的機械效率，得出提高滑輪組機械效率的方法
十、學習評價量化表
評價指標 評價等級即分值 得分
一級指標 二級指標 優(yōu)秀 良好 合格 自評 他評 師評
活動態(tài)度（20％） 學習興趣 對本課有濃厚的學習興趣 對本課有較高的學習興趣 對本課的學習興趣一般
學習態(tài)度 學習態(tài)度認真負責，努力完成預(yù)定任務(wù) 認真參與，在同學的協(xié)助下努力實現(xiàn)預(yù)定任務(wù) 認真參與，在同學的協(xié)助下努力未能全部實現(xiàn)預(yù)定任務(wù)
合作交流（20％） 與人合作 主動和同學配合，分工合作，樂于幫助同學 能和同學配合，做好自己分內(nèi)的事 有需要時才和同學合作，喜歡個人學習
與人溝通 態(tài)度謙虛，認真傾聽同學意見，能合作解決問題 會傾聽同學意見，基本能和同學合作解決問題 不太喜歡發(fā)言和傾聽同學意見，不喜歡和同學合作解決問題
探究實驗（30％） 動手操作 能熟練操作實驗器材，并在規(guī)定時間內(nèi)完成實驗任務(wù) 操作器材叫熟練，能夠完成實驗任務(wù)，但有缺陷 不能熟練操作實驗器材，不能完成實驗任務(wù)，或效率太低
分析歸納 根據(jù)實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)能夠快速地分析歸納得出結(jié)論，并能和同學交流反思 能根據(jù)實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)得出實驗結(jié)論，不能和同學交流反思 能記錄現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，不能得出對應(yīng)的結(jié)論，或不能得出完整的結(jié)論
學習成果（30％） 獲取知識 能夠完成本節(jié)課的學習目標，能完全理解本節(jié)課重難點 基本能完成本節(jié)課的學習目標，能在老師或同學的協(xié)助下理解本節(jié)課重難點 基本能完成本節(jié)課的學習目標，不能完全理解本節(jié)課重難點
熟練運用 能夠獨立、快速完成課堂或課后練習，能運用所學內(nèi)容解釋一些實際問題 能夠在老師或同學的幫助下完成課堂或課后練習，能解決一些實際問題 不能完成全部的課堂或課后練習，在解決實際問題時存在較大困難
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