13．3 如何提高机械效率
教学目标：
1．知道有用功、额外功和总功的含义，以及它们之间的关系。
2．理解机械效率，会用机械效率的公式进行简单的计算。
3．会测算滑轮组的机械效率。
4. 知道机械效率总小于1，知道提高机械效率的方法和意义。
教学重点：有用功、额外功、总功及机械效率。
教学难点：同一机械的效率是可变的。
课前准备： 斜面、小车、铁架台、滑轮组、细绳、钩码、弹簧测力计和刻度尺等。
教学过程：
一、课题引入：
现代社会是讲求效率的节约型社会，时时处处都要讲究提高效率。使用机械也要讲效率。那么，什么是机械效率呢？
下面我们就来研究这个问题。
二、有用功与额外功
（一）有用功、额外功和总功
日常生活中，人们搬移物体，不是将物体平移到另一个地方，就是将物体从低处搬到高处（或从高处搬到低处）。
课件展示有关生活、生产中搬移物体的片段，引导学生观察。搬移物体过程中，可以用手直接搬，还可以利用机械。
演示1：（1）用手将一重物直接从低处匀速搬到高处。
（2）利用斜面将该重物从低处匀速搬到高处。
（3）用动滑轮将该重物从低处匀速搬到高处。
交流：这些实验中，如何测算人做功的多少？
测算：测出上述实验中人所做的功？
分析：利用机械时，所做的功为何多一些？
讨论：哪些功是我们为了达到特定目的必须要做的功？哪些功是我们不需要但又不得不做的功？
学生经过思考、讨论，可以作答。
分析：教材图13-16a、13-16b中，哪些功是我们为了达到特定目的必须要做的功？哪些功是我们不需要但又不得不做的功？
在学生回答的基础上，指出“有用功”、“额外功”及“总功”的含义：
1．有用功（W有用）：克服物体的重力所做的功。
2．额外功（W额外）：克服机械自身的重力和摩擦力所做的功。
3．总功（W总）：动力对机械所做的功。
4．总功等于用功和额外功的总和，即W总=W有用+W额外。
（二）什么是机械效率
讨论：
（1）当你用水桶提水时，有两只大小相同的水桶可供选择，一只是轻质塑料桶，另一只是厚铁皮桶，你选择哪一只水桶？为什么？
（2）当你用动滑轮提升一只重物时，你希望选用什么样的滑轮？为什么？
至此，引导学生自己总结出机械效率的定义和公式。
1．机械效率的定义：有用功与总功的比。
2．公式：
3．讨论：
（1）机械效率的高低表示的物理意义是什么？
（2）机械效率的单位是什么？
（3）为什么机械效率总小于1？能不能等于1？
（4）如何提高机械效率？
4．例题：
如图所示，建筑工人用滑轮组提升重为220N的泥桶，动滑轮重为20N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。如果工人将绳子匀速向上拉了
6m，则泥桶上升了多少？滑轮组的机械效率是多少？
（三）测算滑轮组的机械效率
实验目的：是测算滑轮组的机械效率。
实验原理：
讨论：
（1）滑轮组工作中的有用功怎样计算？需要测量哪些物理量？
（2）滑轮组的额外功是怎样产生的，是否便于测量？
（3）有其他简便的方法测算总功吗？需要测量哪些物理量？
（4）为了求出滑轮组的有用功和总功，进而测出滑轮组的机械效率，除滑轮组外，实验中还需要哪些测量器材？
注意事项：
（1）钩码上升的高度h，可用竖直放置在钩码旁的刻度尺读出，以钩码的下端为标准读数。
（2）拉力F的大小由弹簧测力计的示数读出，要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，弹簧不要和外壳摩擦。
（3）测量细绳自由端通过的距离s时，可事先在细绳自由端上作一标记，再拉弹簧测力计，用滑轮组提升重物。用刻度尺量出钩码上升的高度后，再量出细绳标记移动的距离，就是细绳自由端通过的距离s。
学生实验：
实验结果：
同一个滑轮组，在提升不同的重物时，其机械效率是不同的。
思考：（1）还有什么因素会影响滑轮组的机械效率？为什么？
课堂小结： 1．有用功、额外功和总功的含义，以及它们之间的关系。
2．机械效率含义。
3．机械效率总小于1。
4．提高机械效率的方法。
13．4 认识动能与势能
教学目标：
1．知道什么是动能、重力势能、弹性势能、机械能。
2．知道动能、重力势能、弹性势能分别与哪些因素有关。
3．知道动能、重力势能、弹性势能可以相互转化。
4. 能解释自然界中机械能相互转化的现象。
教学重点：建立动能和势能的概念，理解影响动能和势能大小的因素。
教学难点：能的初步概念。
教学准备：小车、木块、重物、小桌、沙子、弹簧
课时安排：两课时
教学过程
第 一 课 时
一、新课引入：
置疑：你知道人为什么要吃饭呢？
学生讨论。人类生活、生产是离不开能量。因此，我们就很有必要学习并了解一些有关能量方面的知识。
问题：根据你的认识与了解，能说说能量有哪些形式吗？
学生讨论回答。那么，什么物体具有能呢？
指出：机械能是能量中最常见的一种形式。到底什么是能呢？
二、新课教学
（一）什么是能
1．演示实验：
（1）运动的小车推动木块运动。
（2）被举高的重物下落将小桌子压入沙中。
（3）被拉伸的弹簧拉动小车运动。
2．分析、讨论：
（1）运动的小车对木块、被举高的重物对小桌、被拉伸的弹簧对小车做没做功？你判断的依据是什么？
（2）运动的小车、被举高的重物、被拉伸的弹簧有什么共同特点？在学生回答的基础上，引出“能量”的概念。
3．“能量”的概念：
物体具有做功的本领，就说物体具有能
4．如何去判断能的大小
举例讨论：四、五级风能够推动帆船“逆水行舟”；
八、九级大风可以使大树“前仰后合”，而飓风能把大树连根拔起。
分析：哪种风具有的能量最大？你怎样判断能的大小？
总结：在物理学中，能量和做功有密切的联系，能量反映了物体做功的本领。一个物体能做的功越多，这个物体的能量就越大。
5．能的单位和功的单位相同：都是焦耳（J）。
（二）机械能：
问题：运动的小车、被举高的重物、被拉伸的弹簧都具有做功的本领，所以都具有能。它们具有能的原因是否相同呢？
回顾实验作答：
小车之所以具有能，是因为其运动；
重物之所以具有能，是因为其被举高；
弹簧之所以具有能，是因为其发生了弹性形变。
为了区分它们，物理学中作了如下规定：
1．动能：物体由于运动而具有的能。
2．重力势能：物体由于被举高而具有的能。
3．弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能。
动能：
机械能 重力势能：
势能
弹性势能：
举例说明：日常生活中哪些物体具有动能？哪些物体具有重力势能？哪些物体具有弹性势能？
（三）动能的大小跟哪些因素有关
1． 探究动能的大小跟哪些因素有关
置疑：物体具有的动能大小可能跟什么因素有关？并说明猜想的依据。
学生猜想：（1）动能的大小可能跟物体的速度有关；
理由是：用玩具手枪射出去的塑料子弹威力大，而用手扔出去威力小；
（2）动能的大小还可能跟物体的质量有关；
理由是：在车祸中，电动自行车撞倒行人的后果不太严重，而以相同速度行驶的大卡车撞人的后果严重。
设计实验：
思考：
（1）怎样让小球自己运动起来，获得动能？
（2）动能的大小可能跟两个因素有关，用什么方法进行实验？
（3）怎样改变小球运动的速度？又怎样控制小球运动的速度相同？
（4）怎样比较小球动能的大小？
实验探究：
分析现象、得出结论：
质量相同时，速度越大的物体能做的功越多，表明它具有的动能越大；
速度相同时，质量越大的物体能做的功越多，表明它具有的动能大。
2．练习：
(1)一辆汽车突然加速行使，它的动能______。为什么？
(2)洒水车在马路上匀速前进并不停地洒水，它的动能_____。为什么？
(3)交通部门为什么要对车辆进行限速？为什么同一路段不同车辆限速
不同？
第 二 课 时
（四）势能的大小跟哪些因素有关
1． 探究重力势能的大小跟哪些因素有关
置疑：物体具有的重力势能大小可能跟什么因素有关？并说明依据。
学生猜想：
设计实验方案，思考：
（1）如何利用所给器材，比较重物重力势能的大小？
（2）如何在实验中控制有关的变量？
学生根据设计方案探究后，汇报结果；
分析总结、得出结论：
物体被举得越高，质量越大，它具有的重力势能就越大。
关于弹性势能的大小与什么因素有关？让学生自己课后自行设计实验方案、并进行探究。
（五）机械能的转化
1．说明：
（1）动能和势能是机械能的两种表现形式。
（2）一个物体可以既有动能，又有势能，也可以只具有动能或者只具有势能。
2．练习：说明下列物体具有什么形式的机械能：
①在海上行驶的轮船。
②吊在天花板上的吊灯。
③被拉长的橡皮条。
④在空中飞行的子弹。
3．动能与势能的转化
通过实验、观察和分析，认识物体的动能和势能之间是可以相互转化的。
（1）演示并分析活动A中设置的实验：
得出结论：物体具有的动能和势能是可以相互转化的。
（2）分析教材三个实例。
课堂小结：
1．动能、重力势能、弹性势能、机械能；
2．动能大小与物体质量及速度的关系；
3．重力势能大小与物体质量及高度的关系；
4. 动能和势能是可以相互转化的。
17．4 怎样使用电器正常工作
教学目标：
1、通过实验观察，研究用电器的额定电压和额定功率，能区分用电器的额定电压和额定功率
2、学会实验设计，测算小灯泡的电功率
3、会对电功率进行简单的计算
教学重点：学会实验设计，测算小灯泡的电功率
教学难点：学会实验设计，测算小灯泡的电功率
课前准备：电压表、电流表、小灯泡、电源、导线、滑动变阻器、开关
教学过程：
一、通过观察与实验，研究额定电压和额定功率。
(1)活动1：观察小灯泡的亮度
①观察小灯泡的标称值，其意义何在?——实验认识。
②根据电路图连接，并按要求进行实验，一要观察电流表、电压表的示数；二要观察灯泡亮度的变化，启发学生总结以下结论：
a．当加在灯泡上的电压等于灯泡上标出的电压时，灯泡能正常发光。
b．若高于标出的电压时，灯泡发光很强，甚至被烧毁。
c．若低于标出的电压时，灯泡发光很弱，甚至看不出发光。
通过实验，使学生认识到用电器上标明的电压值，指灯泡正常工作时的电压；用电器上标明的电功率值，指灯泡正常工作时的电功率，在此基础上引出：
额定电压U额：用电器正常工作时的电压。
额定功率P额：用电器正常工作时的功率。
额定电流I额：用电器正常工作时的电流。
实际电压U实：用电器实际工作时的电压。
实际功率P实：用电器实际工作时的功率。
实际电流I实：用电器实际工作时的电流。
1．若U实＞U额，则P实＞P额；
2．若U实＝U额，则P实＝P额；
3．若U实＜U额，则P实＜P额；(2)活动2：测算小灯泡的电功率
这是一个重要的学生实验，让学生亲身经历。
①提出课题，讨论实验原理：
P=W/T和P=UI两式的含义
②根据P=UI设计实验，画电路图。
③根据电路图选择实验器材。
④连接电路，进行实验，测出小灯泡的额定功率和实际功率(略高于或略低于额定电压时的功率)。
⑤引导学生交流讨论。
二、讲解例题：
1．理解额定电压、额定功率、实际电压、实际功率的意义。
2．注意考虑灯泡发光时电阻不变。
三、小结主要内容。
四、布置作业
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