第12章 简单机械 第3节 第1课时 认识机械效率 省优获奖教案

第1课时认识机械效率
知识与技能
1．知道有用功、额外功、总功的含义，知道三者之间的关系。

2．知道机械效率的概念，能结合具体实例认识什么是有用功、额外功、总功，会计算机械效率。

过程与方法
经历探究滑轮组机械效率的过程。

情感、态度与价值观
1．通过探究活动增强与其他同学合作的意识，培养学生严谨的科学态度。

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
1．理解机械效率。

2．探究滑轮组的机械效率。

教学难点
理解机械效率。

教具准备
多媒体课件等。

一、情景引入
小明家最近买了一套新房，家在三楼。

想把洗手间、厨房装修一下，需把沙子运到三楼。

请同学们根据需要，选择机械帮助小明家解决这个问题，看看哪个小组的办法最好？
如图所示的三种方法可供参考：第1种是人直接提着沙子上楼；第2种是把沙子放进桶里，人通过动滑轮把沙子拉上楼；第3种是把沙子放进质量较小的袋子里，人通过动滑轮把沙子拉上楼。

请学生发表自己的见解，提出各种方案。

并对各个方案进行讨论，比较优缺点。

二、新课教学
探究点一：有用功、额外功和总功
结合用动滑轮提升沙子，请同学们观看提沙子过程的视频。

思考：
(1)在把沙子从一楼运上三楼的过程中，每种方法中各对哪些物体做了功？
(2)无论他采取哪种方法都必须做的功是他对什么做的功？
(3)在几种不同的方法中他不愿做但又不得不做的功分别是什么？
板书：一般来说，必须要做的功为有用功，克服机械自身部件的重力和摩擦力不得不做的功为额外功，有用功和额外功之和为总功。

指出：前面实验中，第三种方法最好，因为第三种方法做的额外功最少，总功最少。

探究点二：机械效率
工作中，我们总是希望额外功越少越好，也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。

在物理学中，用机械效率表示有用功在总功中所占的比例。

机械效率＝有用功总功
×100% 计算公式：η＝W 有用W 总
×100% 注意：对于实际机械，由于总是有额外功存在，一定有η ＜1。

组织学生讨论：
(1)机械效率有单位吗？
(2)为什么机械效率没有大于1的？
(3)用小数和百分数来表示机械效率，你认为哪种表达更好？
学生经过讨论回答：机械效率没有单位，总小于1，用百分数表示更好。

多媒体展示例题：
利用如图所示的滑轮组，在F ＝80N 的拉力作用下，将一个重为180N 的物体匀速提高1m ，绳重、摩擦不计。

求：总功、有用功、额外功和滑轮组的机械效率。

(1)组织学生分析、讨论、计算；
(2)展示学生解题过程；
(3)总结、评价。

三、板书设计
第3节 机械效率
第1课时 认识机械效率
1．有用功、额外功、总功：
(1)有用功：为达到目的必须要做的功
(2)额外功：我们不需要但是又不得不做的功
(3)总功：有用功和额外功的总和
W 总＝W 有＋W 额
2．机械效率：
(1)有用功与总功的比值叫作机械效率
(2)η＝W 有W 总
×100%
常用百分数表示，η <1
《机械效率》一节主要讲述有用功、额外功、总功和机械效率等方面的内容。

前面我们已经学习了功的基本概念，而引入这些物理概念的目的就在于要研究机械做功的问题。

一谈到机械做功就不得不谈到机械效率的问题，所以这节课将更多地与我们的实际生活相联系。

在上课时注重与生活实际相联系，让学生通过学习，明确机械的使用就是为了代替人力做功，鼓励学生认真了解和认识身边的机械，而且在教学过程中让学生自己动手探究滑轮组的机械效率，调动了学生自主学习的积极性和主动性，激发了学生学习的积极性。

第2课时杠杆的类别与应用
知识与技能
1．知道杠杆种类及三种杠杆的特点；能从常见工具和简单机械中识别出杠杆并能进行分类。

2．知道杠杆的平衡条件。

3．会画力臂；能用杠杆平衡条件进行计算。

过程与方法
1．经历绘制杠杆示意图的过程，体会科学抽象的方法。

2．练习使用杠杆，体会杠杆的作用，提高观察力、抽象概括能力。

情感、态度与价值观
1．关心生活、生产和自然现象中杠杆的使用，体验科学源自生活，提高对生活的关注和对科学的学习兴趣。

2．乐于在周围生活中发现和分析各种杠杆，具有利用杠杆方便自己工作的意识。

教学重点
杠杆种类及特点，杠杆平衡条件的应用。

教学难点
画力臂，识别杠杆。

教具准备
筷子、镊子、多媒体课件等。

一、情景引入
我们先来听一个小故事：“只要您让我有一个地方站着，我就可以把地球推动起来。

”古希腊物理学家阿基米德对国王说。

“哈哈！你太会吹牛了！”国王大笑着说，“你先给我推动一样东西看看，看你讲的话怎么样！”当时，国王造了一只很大的船，可是没有办法推到水里去。

即使把全城的人都集合起来，恐怕也不能推动。

国王对阿基米德说：“那么，就
请你来帮忙吧，把这条船推动到水里去吧，我的吹牛家！”阿基米德满口答应。

他精心设计了一套复杂的杠杆和滑轮组合成的机械，末端留了一条拉绳，然后请国王来看表演。

这一天，海边人山人海。

那艘大船，长十几丈，高几层楼，确实是一个庞然大物。

阿基米德将那一条小绳交给了国王，说：“请你拉一下吧，一切就都解决了。

”国王半信半疑，手里拿着绳子，先看了看，然后轻轻一拉，奇迹出现了：大船移动起来，渐渐地向海里滑去，就像变魔术一样。

国王瞪大了眼睛，张着嘴半天才说：“这，这是怎么回事，莫非有上帝在相助？”顿时，岸上爆发出一阵欢呼声。

在这个小故事里，聪明的阿基米德巧妙地运用了杠杆，今天我们就来学习杠杆的应用。

二、新课教学
探究点：杠杆的类别及应用
多媒体展示：跷跷板。

从幼儿园放学后的小明、小伟和大勇正在玩跷跷板，他们三人一起站在跷跷板上，站在同一边的小明、小伟一下子将大勇翘了起来，大勇怎样才能将他们两人翘起来呢？
大勇迅速滑向跷跷板的外端，也就是增加大勇的重力的力臂，这样大勇一个人就可以将他们两个人翘起来。

对于大勇来说跷跷板这时候就是一个省力杠杆。

那么小明、小伟怎样才能将大勇再次翘起来？坐在哪里才能使跷跷板平衡？他们可以像大勇一样，通过增加力臂的方法，滑向跷跷板的外端；还可以再加上一个人，通过三个人的力量将大勇翘起来。

这时对于他们三人来说，跷跷板就是一个费力杠杆。

通过上面的动画可知，杠杆可以分为省力杠杆、费力杠杆，另外还有一种等臂杠杆。

下面请同学通过列举事例或实验说明日常生活中一些杠杆的作用，并加以区分。

1．省力杠杆
多媒体展示：压水机的手柄杠杆示意图。

请同学们根据杠杆示意图发现它有什么特点？再根据杠杆平衡条件判断一下。

归纳总结：省力杠杆：动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，省力但费距离。

请同学们回答在日常生活中有哪些省力杠杆？
多媒体展示省力杠杆如：铡刀(图甲)、瓶盖起子(图乙)、独轮车(图丙)。

2．费力杠杆
多媒体展示：铁锹挖土。

请同学们根据杠杆示意图发现它们有什么特点？再根据杠杆平衡条件判断一下。

归纳总结：费力杠杆：动力臂小于阻力臂，动力大于阻力，费力但省距离。

请同学们回答在日常生活中有哪些费力杠杆？
展示费力杠杆，如筷子、镊子等。

筷子简介：筷子，被外国人誉为“东方的文明”。

它的使用，标志着中华民族文明的进步。

美国哈佛大学一位人类学家认为，中国最古老的筷子的出现，大约是在公元前1200多年以前，比西方人使用刀叉要早几百年。

3．等臂杠杆
多媒体展示：天平。

特点：动力臂等于阻力臂，动力等于阻力。

等臂杠杆最重要的应用是天平，天平是支点在中间的等臂杠杆。

多媒体展示：人体内有许多骨骼、关节构成的杠杆。

教师结合一些具体的动作(例如举、拿、抬、踢等)来讲解这些杠杆是如何工作的。

三、板书设计
第1节杠杆
第2课时杠杆的类别与应用
通过本节课的学习，使学生领悟到杠杆的理论知识来源于实践，反过来又指导实践；并且让他们知道杠杆在我国古代就有了许多巧妙应用，大约在三千多年前就有用来捣谷的舂，用来井上汲水的桔槔，还有能够做精确称量的天平和杆秤。

这些在古书《墨经》中就有相关记载，同学们应该为祖国悠久的文化历史感到自豪。