机械效率是学生在学习过程中的一个难点 (2).doc

2、理解总功、有用功和额外功三个概念，是解决机械效率问题的关键。你能想到哪些办法帮助学生建构总功、有用功和额外功这三个概念？请设计一个你认为最佳的教学片段，并说明操作要点和设计意图

机械效率是学生在学习过程中的一个难点，准确而迅速地求出机械效率关键在于对有用功、额外功和总功的正确理解。功的原理告诉我们，使用任何机械都不省功。实际上，由于机械本身受到重力作用和机械零件的摩擦，不但不能省功，反而不可避免地要多做一些我们不需要的但又不得不做的额外功。在实际做功时，额外功虽然不可避免，但我们可以通过改进做功方式、方法和改进机械的性能而尽量减小它。利用机械工作时，人们为达到某项目的所必须做的，对人们有用的功叫有用功。有用功和额外功的总和叫总功。三者之间的关系是：W总=W有+W额。
如何辨别有用功、额外功和总功呢？这一个定义都是描述性的，有几个词必须注意，“有用”，“没有用”、“不得不”。在教学时必须让学生明白这几个词，同时可以从机械做功的目的去分析。先判断有用功与总功。一般来说，动力对机械做的功为总功，机械对物体做的功为有用功。在初中物理学习的简单机械中，机械所做的有用功，通常都是提起重物时克服物体重力所做的功,即W有=G物h；动力对机械所做的总功就是动力F与动力移动距离s的乘积，即W总=Fs（斜面中为FL）。在滑轮组问题中，不计摩擦的情况下，其额外功的原因是克服动滑轮重力所做的功，即W额=G动h；在斜面问题中，额外功的原因是克服物体与斜面间摩擦而做的功，即W额=fL（其中f为物体与斜面间的摩擦力，L为斜面长）。

掌握有用功、额外功、总功这三个概念以及他们三者间的关系，是解决机械效率的关键问题。我在教学中特意设计了这样一个教学片段，让学生根据生活事例认识物理知识，并运用物理知识解决实际问题，采用讨论交流，实验探究的方法，运用长木板、木块、弹簧测力计、刻度尺、细线、棉布、多媒体辅助教学课件等教具和媒体，让学生理解机械效率及其应用。
1、创设情境 导入课题
　　教师提问：小明家要对楼房进行装修，需把沙子运到三楼。请同学们根据需要，选择器械帮助小明家解决这个问题，看看哪个小组选的办法最好？
学生小组讨论后自由回答：把沙子装入桶中，用动滑轮把沙子拉到楼上；在地面与楼面之间搭上木板，将沙子装入袋子沿着木板推到楼上。
针对学生的回答，教师把学生的思路引导到本节课的教学内容上。
2、实验探究
　　教师提问：假如用动滑轮提升沙子，用媒体显示提沙子的过程。
　在学生观察思考后，教师提问：对谁做的功是我们需要的？
　　生：对沙子做的功。
　　教师提问：哪部分功是我们不需要，但不得不做的？
　　生：提桶所做的功，克服动滑轮的重力所做的功。
　　教师提问：　一共做了多少功？
　　生：有用功与额外功之和。
　　教师提问：假如用斜面推沙子（媒体显示），有用功、总功、额外功各是多少？
　　学生计算回答
　　教师提问：假如我们用下面三种方法搬运沙子（媒体显示），
　　你认为哪一种方法最好？为什么？
　　生：讨论回答。（第三种方法最好，因为第三种方法做的额外功最少。）
　　教师小结：在物理学中，用机械效率表示有用功在总功中所占的比例。（板书机械效率：有用功在总功中所占的比例）η表示机械效率；W有表示有用功；W总表示总功。那么，机械效率应该怎样表示？
　　生：讨论回答。
　　教师提问：观察计算结果，对“机械效率”，你能发现什么？
　　生：讨论回答。（机械效率没有单位，小于1，常用百分数表示。）
　　教师总结：同学们，刚才我们知道上面斜面的机械效率，任何斜面的机械效率都一样吗？请同学们再来观察用斜面推物体的情景（媒体显示）。
　　生：观察思考。
　　教师引导：下面我们探究斜面的机械效率（板书探究：斜面的机械效率。）通过观察上面用斜面推物体的情景，对斜面的机械效率你能提出什么问题？
　　生：提出问题：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有什么关系？斜面的机械效率与斜面的粗糙程度有什么关系？
　　教师引导：请同学们猜想上面提出的问题。
　　生：做出猜想。在斜面高一定时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高；在斜面的长、高一定时，斜面越光滑，机械效率越大。
　　教师引导：请同学们根据提出的问题和做出的猜想，每一小组选择其中的一个问题进行实验，设计出实验的方案。
　　生：小组讨论，设计实验的方案。
　　教师提问：下面请同学们根据设计的实验方案，选择桌面上的器材进行实验。
　　生：小组实验，同时设计表格记录数据。
　　教师提问：分析实验数据，你能得出什么结论？
　　生：小组回答。
　　师：回想实验的过程，影响实验的误差是什么？
　　生：讨论回答：在此实验中不能控制好木块的匀速运动，测量长度和拉力大小是容易出现误差。
三、课堂小结
　　师：通过本节课的学习，你有哪些收获？
　　生：思考回答。（1．有用功、额外功、总功；2．机械效率：定义、公式、计算；3．探究：斜面的机械效率。）
设计意图：
1、通过创设情景让学生知道什么事有用功、额外功、总功；在此基础上理解机械效率，并通过探究斜面的机械效率，加深机械效率的认识。
2、通过对机械效率的学习，使学生把物理学习与自己的生活实际联系起来，做任何事情要注意效率问题。