《機械效率》物理教案設計及教學實錄

【教學目標】

　　一、知識與技能

　　1．知道利用斜面拉物體時，有用功與總功的計算方法，會計算斜面的機械效率。

　　2．會測定斜面的機械效率，并會運用控制變量法的實驗方法進行探究實驗。

　　3．知道提高機械效率的意義和主要方法。

　　二、過程與方法

　　1．從生活實際出發，培養探究物理學的有關知識的興趣以及深入認識事物的能力。

　　2．親身經歷測量斜面機械效率的過程，通過參與探究影響斜面的機械效率因素的活動，學習擬定簡單的科學探究計劃和實驗方案，并培養自主合作探究的能力。

　　三、情感、態度與價值觀

　　1．讓學生學會關注生產、生活中各種機械的機械效率，具有用機械效率來評價機械的意識。

　　2．通過探究活動，進行充分的交流與合作，培養學生嚴謹求實的科學態度和團結協作的科學精神。

【實驗教具】

　　學生用實驗器材：彈簧測力計、刻度尺、木板斜面、毛巾、玻璃、帶鉤的方木塊、長方體鐵塊、砝碼。

　　老師用實驗器材：器材同上。

　　軟件：Flash課件。

　【教學過程】

　　一、創設情景，導入新課

　　師：工人往高處搬重物時，一般會用什么方法？

　　生：用木板搭成一個斜面，把重的東西推上去或拉上去。

　　師：為什么這么做呢？

　　生：因為斜面可以省力。

　　師：斜面這種省力的機械，在生活中有許多運用，同學們都見過哪些斜面？

　　生：盤山公路就是一個大斜面。（大屏幕）

　　師：還有嗎？

　　生：我們騎自行車上坡時，走S形路線會更容易一些。也是利用了斜面可以省力。

　　師：這盤山公路像不像S形？

　　師：橋梁的引橋也是一個斜面，而且橋面越高，引橋也越長。（大屏幕）

　　師：既然使用斜面可以省力，那能不能省功呢？

　　生：不能。因為使用任何機械都不能省功。

　　師：說得很好。實際上使用任何機械都會不可避免的做一些額外功，這樣使得有用功總是小于總功，有用功占總功的百分比就是機械效率，我們用它來描述利用機械做功的效率，那么斜面的機械效率到底與哪些因素有關呢？它的省力情況與它的機械效率有什么關系嗎？

　　二、合作交流，解讀探究

　　1．提出問題：

　　師：這節課我們就一起來探究斜面的機械效率。

　　師：我們利用斜面做功時，目的是把物體抬到一定高度處。我們不把它豎起提升，而是沿著斜面把它拉上去，這是為了省力。演示：請看這里，沿斜面拉物體時，什么是有用功？什么是總功？如何計算斜面的機械效率？

　　生：克服物體重力所做的功是有用功，拉力所做的功是總功。

　　師：我們需要哪些測量儀器？需要測量哪些物理量呢？

　　生：需要彈簧測力計和刻度尺。要測出物體重力，斜面高度，拉力，斜面長度。

　　斜面的機械效率：（大屏幕）

　　師：你們準備怎樣測量拉力的大小？

　　生：用彈簧測力計鉤住物體，沿斜面勻速向上拉，讀出測力計的示數即為拉力的大小。

　　師：知道了如何測量斜面的機械效率了，同學們猜想一下，斜面的機械效率可能與哪些因素有關呢？

　　2．進行猜想：

　　生：斜面的機械效率可能與斜面的高度、斜面長度、傾斜程度、斜面坡度、斜面粗糙程度、所拉物體重力有關。（大屏幕）

　　師：能說說你們的猜想依據嗎？

　　生：我覺得可能與斜面的粗糙程度有關，斜面越粗糙，克服摩擦力所做的額外功就越多，機械效率越低。

　　師：有道理。摩擦是影響機械效率的一個重要因素，摩擦力越大，做的額外功就越多，機械效率就越低。

　　生：我覺得可能與斜面的傾斜程度有關，斜面的傾斜程度越大，把物體提升得也越高，機械效率就越高。

　　生：我認為可能與斜面的坡度有關。坡度越大，斜面的機械效率越高。

　　生：我覺得可能與物體的重力有關，物體越重，所以機械效率高（或越低）。

　　生：我認為可能與斜面的長度有關，斜面越長，克服摩擦力所做的額外功也越多，機械效率就越低。

　　生：我認為可能與物體對斜面的壓力有關，壓力越大，機械效率越低（或越高）。

　　生：我認為可能與斜面的高度有關，斜面越高，做的有用功就越多，機械效率越高。

　　師：很不錯，同學們猜想了這么多因素，而且說得有理有據。我們能不能把這些因素中相類似的因素合并合并，把問題簡化一下呢？誰來說？

　　生：我覺得斜面的坡度與斜面的傾斜程度可以合并。

　　師：坡度與傾斜程度是不是一個意思呀？

　　生：我覺得物體對斜面的壓力與物體的重力可以合并。

　　師：物體越重，對斜面的壓力也越大，那我們把它們合并為重力，因為壓力不太好測量。

　　生：我認為斜面的高度與斜面的長度也都可以合并為斜面的傾斜程度，因為固定高度，只改變長度或固定長度只改變高度都相當于改變了斜面的傾斜程度，效果是一樣的。

　　師：說得有道理，你能來演示給我們看看嗎？

　　生：演示并解說。把斜面長度固定，只改變斜面高度，斜面的傾斜程度變了；把斜面高度固定，只改變斜面的長度，斜面的傾斜程度也變了。這兩種方法達到的效果是一樣的。

　　師：這兩種方法都改變了斜面的傾斜程度。但哪一種方法更簡便？

　　生：固定高度，改變斜面的長度更簡便。

　　師：按照同學們的討論結果，進行合并后，影響斜面的機械效率的因素有幾個？

　　生：斜面的傾斜程度、斜面的粗糙程度、物體重力。（大屏幕）

　　3．設計方案：

　　師：要證明同學們的猜想是否正確，最好的辦法就是做實驗，因為實驗是檢驗真理的唯一標準。但是在做實驗之前，我們必須先設計好實驗方案，因為只有這樣，才能讓實驗有條不紊的進行。