3.4 简单机械（第4课时）（教学设计）-2024-2025学年度九年级科学上册同步高效课堂（浙教版）.docx

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3.4简单机械（第4课时）（教学设计）

年级

八年级

授课时间

课题

3.4简单机械（第4课时）

教学

目标

科学观念：能正确判断有用功、额外功和总功，知道机械效率的公式及计算；知道斜面是一种简单机械。

科学思维：经历从具体到抽象的研究过程，学会比较。会应用公式进行简单计算。

探究实践：在探究滑轮组机械效率中，分析总结简单机械的效率。

态度责任：学会合作和交流，体验成功探究带来的乐趣，感悟生活中处处有科学。通过学习体会提高机械效率对节约能源和促进社会发展的重要意义。

教学

重难点

重点：机械效率的计算

难点：有用功和额外功的识别

学情

分析

本节内容选自浙教版九上第三章第4节，本节主要内容：杠杆、杠杆的应用、定滑轮和动滑轮、滑轮组、机械效率。杠杆、滑轮、斜面都是重要的简单机械，它们在生活和生产中有着广泛的应用，学好这部分知识具有重要的实际意义。教材通过学生熟悉的日常生活中使用的器具，经过科学抽象出杠杆、滑轮的概念，初步体会科学教学中建立科学模型的方法，并通过实验探究出杠杆的平衡条件，培养学生科学探究的能力。通过机械效率的计算公式，了解简单机械的机械效率如何计算。

本节内容拟用4课时完成。第1课时主要内容是杠杆的概念及杠杆五要素；第2课时主要内容是杠杆的平衡及应用；第3课时主要内容是定滑轮和动滑轮、滑轮组；第4课时主要内容是斜面和机械效率。

教学

准备

课件、课本、活动器材等

教学过程

教师活动

学生活动

新

课

导

入

如图所示，用这三种方式将沙子提到二楼，其中使用动滑轮的优点是什么？直接提升重物和使用简单机械提升重物做的功相同吗？

观察图片，思考使用简单机械是否能减少做功

新知讲授

一、机械效率

方式①做的功：克服沙子重力做功、克服人体重力做功、克服桶的重力做功

方式②做的功：克服沙子重力做功、克服动滑轮重力做功、克服桶的重力做功

方式③做的功：克服沙子重力做功、克服动滑轮重力做功、克服口袋重力做功

我们的目的是将沙子提到二楼，那么克服沙子重力所做的功属于提升重物过程中必须要做的功，这部分功叫做有用功。

而克服人体、桶、动滑轮、袋子的重力等做的功均属于并非我们需要但又不得不额外做的功。利用机械时，人们不得不额外做的功叫做额外功。

人的拉力F（动力）对动滑轮（机械）所做的功，叫做总功。

功

W

由于存在额外功，因此，总功必定大于有用功。

计算有用功、额外功和总功（忽略空气阻力和摩擦），比较三种方式的优略

①W

W

W

②W

W

W

③W

W

W

三种方式的有用功相同，均为克服沙子重力做的功，额外功①＞②＞③，故方式③付出的能量最少。但不论用哪种机械，都会出现额外功，均比不使用任何机械所需做的功多。故：使用任何机械都不能省功（功的原理）

注意事项：

①明确工作目的，为了达到某一目的必须要做的功就是有用功。

竖直拉物体，克服物体重力做的功就是有用功：W有

横拉物体，克服摩擦力做的功就是有用功：W有

②注意特殊条件，如忽略摩擦，或动滑轮重力等条件，若无特殊条件，额外功一般为克服机械自重做功、克服机械间的摩擦做功。

③总功的求法：W总=W有+W额、

思考与讨论：

（1）在用动滑轮提升重物的过程中，有哪些额外功？你希望额外功大一些还是小一些？

额外功包括克服动滑轮重力做的功、克服摩擦力所做的功、克服绳子重力所做的功。额外功并不是我们需要的功，因此额外功越小越好。

（2）请从功是能量转化的量度的角度，对有用功、额外功和总功进行分析。怎样描述机械工作时能量的利用率？

有用功在总功中所占的比例就是机械工作时能量的利用率。

使用机械做功时，有用功在总功中所占的比例越大，说明利用机械工作的效率就越高，或者说机械工作时能量的利用率越高。

科学上把有用功跟总功的比值叫做机械效率。

若用W总表示总功，W有用表示有用功，η表示机械效率（η为希腊字母，汉语拼音读做yita。机械效率习惯上用百分比表示。）那么：

η

由于有用功一定小于总功，故机械效率总小于1。

机械效率是表示机械性能的一项重要指标。一般的滑轮组的机械效率为50%~70%，起重机的机械效率是40%~50%，抽水机的机械效率为60%~80%。在使用机械时，总是尽可能减小额外功以提高机械效率。提高机械设备的机械效率有着重要的现实意义。

思考与讨论：

机械功率与机械效率有什么区别？

机械效率与功率间没有必然的联系。功率是表示做功快慢的物理量，而机械效率则表示机械对总功的利用率。功率大的机器，效率不一定高。比如内燃机车功率高达数万瓦特，但效率却只有30%~40%，而电动玩具车功率只有几瓦特，但效率却可达80%。

二、斜面

你是否看到过如图所示的搬运货物的情景？斜