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視頻標簽：機械效率
所屬欄目：初中物理優質課視頻
視頻課題：人教版八年級下冊第十二章第三節12.3機械效率--教學設計
教學設計、課堂實錄及教案：人教版八年級下冊第十二章第三節機械效率-石家莊第二外國語學校12.3機械效率--教學設計
人教版教材12.3《機械效率》教學設計
思路設計：
本課從“節能”的角度設置情境提出問題，引發學生的思考；在實驗的基礎上，分析生活中杠桿、滑輪、斜面等簡單機械是否省功，讓學生充分理解有用功、額外功、總功以及機械效率的含義；然后以解決生活中的實際問題為背景，讓學生以小組為單位設計實驗并進行實驗探究，進一步理解機械效率的含義，了解滑輪組的機械效率跟哪些因素有關，掌握提高滑輪組的機械效率的方法，并推廣到其他機械。本節課的設計充分利用了的物理從生活中來而到生活中去的特點，讓學生在過程中去分析、學習和體會，達到掌握知識，學習方法，提高能力，培養情感、態度和價值觀的目的。
教材分析：
機械效率是衡量機械性能的一個重要方面，它體現了機械對能量的利用率，與當今社會提出的“節能環保”的主題有著緊密的聯系，具有十分重要的現實意義，本節課就是讓學生從能量利用的角度理解效率的問題。合理的教學設計，可以讓學生根本上理解機械效率的含義，讓學生更加具體的理解前面學習的功和能之間的聯系，更好的理解九年級要學習的廣義效率。本節課的教學內容由“機械效率”和“探究影響滑輪組機械效率的因素”兩部分組成，其中對“機械效率”概念的理解是本節課的重點，“探究影響滑輪組機械效率的因素”是本節的難點。在教學過程中通過設置情境，實驗探究和實例分析讓學生理解有用功、額外功和總功，達到使其真正理解機械效率含義的目的突出重點；組織學生以小組為單位經歷探究影響滑輪組機械效率的因素的全過程，讓他們通過思考、分析、實驗、總結等過程突破本節的學習難點，既能激發他們的學習興趣，又能提高他們的各種能力。
學情分析：
學生在前面已經對“簡單機械”、“功”和“能”進行了學習，在日常生活、學習中也可以體會到其他方面的“效率”問題，已經具備學習本節內容的基礎。所以合理的設置情境，讓學生發現問題，在已有知識和能力的基礎上，讓學生設計方案解決問題，對于他們來說既有一定的難度，又可以在教師的適時幫助下經過努力合作完成，這樣的課程設計可以充分激發學生的求知欲，讓更多的學生主動參與到學習中來，在學習的過程中不斷提高學生的綜合素質和各種能力。
教學目標：
1．知識與技能
（1）能結合實例分析什么是有用功、額外功和總功。
（2）能說出機械效率的含義，知道機械效率是小于1的。能利用機械效率的公式進行簡單的計算。
（3）通過實驗了解滑輪組機械效率的高低與哪些因素有關。
2. 過程與方法
通過參與探究動滑輪、滑輪組等簡單機械的機械效率的活動，學習科學探究實驗的方法。
3. 情感態度與價值觀
通過對機械效率的了解，認識到機械效率反應機械對能源的有效利用成分。以滑輪組為例，探究影響機械效率的因素，提高機械效率可以緩解能源危機，有節約能源的意識。
教學重點：
機械效率概念的理解
教學難點：
探究影響滑輪組機械效率的因素
教學器材：
彈簧測力計、刻度尺、鐵架臺、滑輪（大、小、軸粗糙程度不同）、鉤碼（0.5N、2N）、
細棉線、導線
教學過程：
| 教學內容 | 教師活動 | 學生活動 | 設計意圖 | ||||||||||||||||||||||||||||
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引入新課 |
機械效率與節能之間的聯系 |
1．提出問題：本周是《節能宣傳周》，它的主題是什么？ 2．簡述機械效率與節能之間的聯系引入新課。 |
認識節能的重要性，知道機械效率與節能之間有緊密的聯系。 | 創設情景，提出問題，引發學生的思考。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 進行新課 |
一、理解 有用功、額外功、總功的概念 |
1．提出問題：杠桿、滑輪、斜面等簡單機械，它們有的可以省力、有的可以省距離，那么使用這些機械可以省功嗎？ 2．實驗探究： (1)給出器材，確定實驗探究的問題：直接提升物體，與使用動滑輪提升物體，兩次拉力做功的大小是否相同？ (2)設置問題，給出實驗數據記錄表，引導學生設計實驗并進行實驗： ①這個實驗怎么做？ ②需要測量哪些物理量？
  3.拓展提升：使用這些機械省功嗎？
4.歸納總結： (1)有用功(W有)：直接對物體所做的功（工作目的）。 (2)額外功(W額)：由于機械自重和摩擦等因素影響，而不得不做的功（無用付出）。 (3)總功(W總)：利用機械所做的功（實際付出）。 |
1．思考并回答：省力、費距離、根據W=FS，所以使用機械不一定省功。 2.設計實驗并進行實驗：（1）用手直接將一個重為G的鉤碼提升h，W=Gh。 （2）通過一個動滑輪，沿豎直方向勻速緩慢提起將一個重為G的鉤碼提升h，分別測量繩端拉力F和繩端移動的距離S，W=FS。 （3）分組實驗，記錄數據，板書展示，分析得出規律。 3.小組交流并展示： （1）無論他采取哪種方法都必須做的功是對物體做的功。 （2）在幾種不同的方法中，不愿做但又不得不做的功分別是克服機械自重或摩擦。所以，使用這些機械也不省功。 |
通過使用動滑輪是否省功的實驗探究，可以讓學生更深刻的理解使用任何機械都不省功，為有用功、額外功和總功的理解奠定基礎。 通過分析這些機械是否省功，不僅可以加強對有用功、額外功、總功的理解，同時可以鍛煉學生學以致用、舉一反三的能力。 準確給出物理概念 |
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| 二、建立機械效率的概念 |
1．提出問題：從有用功的角度來說，剛才各組動滑輪提升物體中，哪組器材更好？為什么？ 2．在學生回答的基礎上進行分析和歸納總結： 在總功一定時，人們總希望有用功越多越好，它反映機械對能源的有效利用，額外功越少越好，它反映了機械對能源的額外消耗。所以在總功中，有用功所占的比例它反映了機械對能源有效利用的效率，物理中我們把它佳作機械效率。 機械效率就是有用功跟總功的比值，公式：η= W有用 /W總 3．總結機械效率的一些特征。 （1）機械效率沒有單位。 （2）η總是＜1，因為使用機械不省功，W有用＜W總。 (3)生活中η用百分數表示。 |
1.思考并回答： （1）有用功相同，總功越少越好。 （2）總功相同，有用功越多越好。 （3）有用功在總功中所占的比例越多越好。 2．各小組計算本組滑輪組的機械效率，并進行展示。 |
機械效率這一概念的生成，建立在實驗探究和能量利用的基礎上，是一個水到渠成的過程。 | ||||||||||||||||||||||||||||
| 三、實驗探究影響滑輪組的機械效率的因素 |
1．設置情境并提出問題：生活中滑輪組的機械效率約：50%-70%，如何提高滑輪組的機械效率？ 2．給出器材和實驗原理，與學生一起確定各組實驗探究的問題。 (1)實驗原理：η= W有用 /W總 =Gh/FS (2)實驗器材：彈簧測力計、刻度尺、鐵架臺、鉤碼（2N、0.5N）、棉線、細導線、滑輪(大、小、軸粗糙程度不同)、 (3)設計實驗：注意控制變量 3．提醒學生進行實驗的注意事項： a、豎直向上，緩慢拉動測力計， 在拉動過程中，平視讀數。 b、及時記錄數據，研究同一問題的2個小組可以共同分析數據,總結結論。 c、選派代表，做好展示準備。 4．總結實驗結論： (1)滑輪組的機械效率與滑輪軸摩擦、動滑輪重、物重、繩重有關。 (2)滑輪組的機械效率與物體被提升的高度、繩子的繞法無關。 (3)同一滑輪組,物重越大，機械效率越高。不同滑輪組，物重一定，動滑輪越重，繩子越重，摩擦越大，機械效率越低。 5．拓展提升：從公式推導的角度理解影響滑輪組的機械效率的因素。 6．學以致用：結合影響滑輪組機械效率的因素，談一談日常生活中如何提高滑輪組的機械效率？ 7．讓學生猜一猜生活中一些常見熱機的效率，進一步理解廣義的效率。 （1）蒸汽機的效率：6%~15% （2）汽油機的效率：20%~30% （3）柴油機的效率：30%~45% （4）電動機的效率：70%~80% |
1．猜想并進行交流展示。 與G物、G繩、G動、f、h、n有關。 2．設計實驗并進行交流展示，完善實驗方案。 3．進行實驗，收集數據，分析數據，總結本組實驗結論，進行交流展示。 4．思考并回答： （1）增加物體重力 （2）減小機械自重 （3）加潤滑油減小摩擦 5．根據生活經驗進行猜想。 |
本環節是一個完整的實驗探究環節，發現問題－提出問題－猜想假設－設計實驗－進行實驗－收集數據－分析數據－總結結論。在這個過程中，學生不僅可以收獲知識，提高能力，培養情感、態度、價值觀，對學生物理思維和物理方法的培養有著重要的作用。 讓學生了解生活中常見熱機的效率，為后續學習廣義效率奠定基礎，同時首尾呼應，激發學生對能源利用效率問題的認識，提高節能減排的環保意識。 |
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| 小結 | 四、小結本節課的收獲 | 分享你的收獲。 | 展示自己的收獲。 | 讓學生學會進行知識梳理。 | |||||||||||||||||||||||||||
| 板書設計 |
第三節 機械效率 一、有用功、額外功、總功 二、機械效率：η= W有用 /W總 三、探究：滑輪組的機械效率與哪些因素有關？ 1、猜想：與G物、G繩、G動、f、h、n有關。 2、實驗原理：η= W有用 /W總=Gh/FS 3、公式推導：η= W有用 /W總= W有用 /（W有用+W額） 4、提高滑輪組的機械效率的方法？ （1）增加物體重力 （2）減小機械自重 （3）加潤滑油減小摩擦 |
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| G/N | h/m | W直/J | F/N | s/m | W機/J |
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影響 因素 |
組 | G/N | h/m | W直/J | F/N | s/m | W機/J | η |
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視頻來源：優質課網 www.jjlqy.cn
