【教学设计】《探究-使用机械是否省功》(北师大)

第五节探究——使用机械是否省功一、教学目标1．通过实验探究，让学生知道实际使用机械时总是存在额外功，因此使用任何机械都不省功。

2．通过分析使用动滑轮提升物体不省功的原因，理解有用功、额外功和总功的概念，并知道总功等于有用功与额外功的总和。

3．经历实验探究过程，培养学生设计实验、动手操作、数据分析等科学探究能力，以及实事求是的科学态度，体会合作的重要性。

三、教学重点和难点教学重点：有用功、额外功、总功的概念。

教学难点：学生实验的操作过程和数据的测量。

二、教材分析本节内容，是对前面所学的杠杆、滑轮、功等知识的梳理、总结及应用；另一方面机械效率与生活联系紧密，并广泛应用于生产、生活和科技问题中，是本章物理知识应用于生活的重要体现，也是学习第十章热机效率、锅炉效率的重要基础。

三、学情分析学生学习了杠杆和滑轮等简单机械，理解了杠杆的省力、费力原理和滑轮、滑轮组的作用，这些内容成为了本节探究内容和机械效率概念学习的载体；功的概念和计算方法的学习为探究动滑轮是否省功的实验提供了理论基础；并且学生已经具备了一定的设计实验、动手操作、收集证据、分析数据的探究能力。

另外八年级的学生处在好奇心很强的年龄阶段，因此本节课各个环节的设计和过渡，是否能调动学生的学习兴趣、激起他们的好奇心将决定学习的效果。

四、教学过程1.问题引入通过PPT 展示图片9-5-1，请学生观察这几幅图片并思考：生活中为什么要使用这些工具，而不是直接用手解决？学生思考后回答出使用工具可以省力或省距离，紧接着教师引导学生回忆力与沿力方向上移动的距离的乘积是做功的多少，从而提出问题：使用机械能省功吗？2.新课教学●探究——使用机械是否省功教师明确以简单机械中的动滑轮为例，来探究使用机械是否省功。

教师提问：使用动滑轮是否省功是与什么情况下做的功对比？引导学生说出是与不用机械直接提升时所做的功进行对比。

教师提问：测量做功的多少时，需要测量哪些物理量？需要哪些测量工具？由此引导学生选择合适的器材，设计出实验的具体步骤，并设计记录数据的表格，如课本上的图9-35及表9-5所示。

《研究—使用机械能否省功》教课设计教课目的1、经过研究活动，知道使用任何机械都不省功；2、知道什么是实用功、额外功、总功和机械效率。

3、理解机械效率为何总小于1。

教课重难点学习要点：实验研究使用机械能省功吗，机械效率的计算学习难点：机械效率的理解及计算教课过程（一）导入新课，明确目标有些机械能够省力，比如省力杠杆，动滑轮等，但他们要费距离有些机械能够省距离，比如费力杠杆，但他们能够省距离；（二）预习反应，点拨怀疑1．做功的两个必需要素：一是二是。

计算功的公式是单位是2．叫做实用功。

叫做总功。

叫做额外功。

3、叫机械效率。

计算公式是。

（三）分组合作，研究解疑研究一：实验研究使用机械能省功吗1、原理：将动滑轮匀速提高必定高度，测出 F、S、G 和 h .便可分别计算动力做功 W１ =FS，动滑轮做功 W ２=Gh，而后比较 W１和 W２能否相等（参阅课本 p112 面，达成实验并记录数据）2、比较 W1和 W2的大小关系。

你能获得什么结论？3、结论：理想状态下（忽视滑轮自重和绳索与滑轮之间的摩擦）：利用滑轮提高砝码，使用滑轮所做的功 F·s（焦）和直接用手所做的功G·h（焦），即便用滑轮省功4、经过对数据的思虑：使用任何机械都不省功，为何人们还要使用机械呢？研究二：阅读教材 p113 的“机械效率”内容，达成以下要求：1、使用动滑轮提高重物时叫做实用功、叫做额外功，叫做总功；三者之间的关系。

2、剖析以下案例中的实用功和额外功、总功分别是什么？而后再小组内沟通。

（1）、用水桶从井中提水；（2）、从井中打捞水桶。

3、机械效率：用来描绘的物理量；与的比值叫做机械效率。

计算公式为或注意：A 机械效率用百分数表示；B 机械效率老是小于1。

（学生议论为何 ?）C如何来提高机械效率？（学生议论往返答）（四）展现分享，评论升华ppt 展现（五）当堂检测，达标评论1、课后练习 p114 面 1T、2T、 3T、4T2 、用一个动滑轮把重80N 的沙子提到3m 高的房顶上，所用的力是50N，那么实用功是J，机械效率是。

探究——使用机械是否省功一、教学目标：（一）、知识与技能1、通过探究活动，知道使用任何机械都不省功。

2、通过探究活动，理解机械效率。

1、经历探索使用任何机械都不省功的实验过程，培养观察水平，体会实验研究方法。

2、在实验探究过程中，培养学生设计实验，收集实验数据、从实验中归纳科学规律的水平。

（二）情感态度与价值观1、通过探究性物理学习活动，使学生体验探究的乐趣。

2、在实验探究过程中，培养学生尊重实验事实的科学态度。

二、教学过程导入：人们使用杠杆等简单机械都是为了达到一定的目的，在使用过程中，有的机械能够省力，也就是用较小的动力就能够克服较大的阻力，如、。

有的机械能够省距离，如（演示钓鱼竿）。

有的机械虽然不能省力，也不省距离，但能够改变力的方向，方便人们工作，如，那么，使用机械能不能省功呢？（学生猜想），让我们一起开始今天的探索之旅吧（师：板书课题）。

为了探究使用机械是否省功，我们先做几个演示实验实行对比。

（演示一）按照图9—35甲图，直接用弹簧测力计把钩码提升10cm，弹簧测力计的拉力对钩码做的功W1=Gh（演示二）再用弹簧测力计通过一个动滑轮吊起同样的钩码使之也上升10cm，弹簧测力计做的功为W2=FS。

比较W1 W2，初步判断使用机械是否省功。

（演示三）用杠杠吊起同样的钩码上升10cm。

弹簧测力计的拉力做功W3=F’S’。

分析与结论：使用机械省功。

重点分析使用机械不省功的原因.在刚才的探究过程中，钩码就相当于工地上的钢筋等建筑材料，对建材做功是我们需要做的功，我们把这部分功叫做有用功（W有用）。

提升钩码时，不可避免地要对动滑轮（或杠杆）本身做功，这部分功我们不需要做但又不得不做，把这部分功叫做额外功（W额外）。

完成交流讨论2，学生思考交流练习：作业题1拓展：如果是桶掉水里了，我们要把桶捞起来，所做的功哪部分是有用功？哪部分是额外功？由此让学生明白，在做功过程中，哪部分是有用功，哪部分是额外功，取决于我们的目的、我们的任务。

第五节探究——使用机械能省功吗？【学习目标】：知道使用任何机械都不省功。

【学习重点、难点】：重点：体验探究过程与收集数据的分析难点：明确设计思想【学习过程】:一、：探究新知学习任务一：明确探究的问题与目的:比较使用机械与不使用机械是否能省功。

1、展示图片：起重机中使用动滑轮、拔钉子使用羊角锤、钓鱼杆等,使用这些机械的目的是什么？是为了省力还是省距离？然后就功的概念提出问题：使用机械有的可以省力有的可以省距离，那么，使用机械能省功吗？同学们思考交流一下,小组派代表说说猜想结果.要想知道结论应采取什么方法?2、自学课本P15“制定计划”实验过程中需要用到的实验仪器有＿＿、＿＿、＿＿需测量的物理量有＿＿、＿＿、＿＿、＿＿；计算并比较两次所用的功.3、小组讨论，交流设计思想针对所要探究的问题,那么这个探究实验是一个实验?同学们先思考,然后交流讨论.为了使实验操作较顺利,实验中要让重物怎样运动?为什么?为了要记录重物和绳端移动的距离,对它们的始末位置要作何处理?学习任务二：探究——使用动滑轮提升重物是否能省功?1、学生分组完成探究实验制定实验方案,讨论和完善方案,观察记录实验数据,填在表格P15表9-4中分析比较计算结果并得出实验结论,反思实验得失并阅读课本P15“分析与结论”.2、拓展反思：使用机械能省功吗？3、任选你桌上没有用到的装置，对课上所得出的结论进行实验验证二、系统总结：1、通过你们的实验，你认为使用机械能省功吗？2、实验操作中要注意什么？三、自我检测：教材P16“想象议议”2P17“作业”2四、课后反思：通过本节探究实验你们知道：使用机械不能省功，那么为什么还要使用机械呢？。

课题名称9.5探究-使用机械是否省功八年级物理下25 主备教师审核教师授课类型新授课时计划 1教学目标1.能结合实例了解什么是有用功、额外功和总功，理解什么是机械效率。

教学重点1、理解机械效率教学难点1、探究斜面的机械效率及影响机械效率的因素。

教学内容及学法指导教学札记教学过程一、引入用两种方式匀速提升同样重物同样高度为什么两次人做的功不一样，为什么，使用机械后，做的功变多了？师：从图中的数据中发现，使用机械后，做的功并没有减少，所以使用机械做功仅仅为了省力或省距离，但不能省功总结：使用任何机械都不能省功思考：人们在使用机械做功时，多做的功来自于哪里？二、三种功1.总功W总（动力功）100%W W η=⨯有总用机械时，动力所做的功2.有用功W 有：达到人们目的而做的对人们有用的功相当于不用机械，直接用手所做的功 例：目的：提升重物G Gh =有用W额外功( W 额：)：使用机械时无用，但不得不做的功如：克服机械自重或摩擦做功 额外有用总W W W +=.4例：找出下列机械工作时的有用功、总功和额外功（1）小明同帮妈妈到井边打水，当他用水桶在井中打水时，对做的功是有用的，对做的功是额外功。

（2）打完水后，因为不小心，小明同学的水桶掉进井里，他把掉到井底的水桶打捞上来时，桶内也装了一些水，这时小明同学对做的功是有用的，对做的功是额外的例2.利用动滑轮将重物提升2m,已知物重180N,人对绳的拉力为100N,求此过程中：（1）（拉力）做的有用功（2）拉力做的总功（3）拉力做的额外功思考：1、有没有一种简单机械只做有用功，不做额外功？2、使用不同的简单机械做功，完成相同的有用功时所做的总功是否相同？为什么？3、有用功在总功中占的比例是越多越好？还是越少越好？三、机械效率1、定义：有用功和总功的比值2、公式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达机械效率，你认为那种表达更好？机械效率的三个特征：没有单位 总小于1 用百分数表示人们在生活中会利用斜面来搬一些重物，能够省力，所以斜面也是一个省力的机械，但不能省功。

探究--使用机械是否省功教学目标【知识与技能】〔1〕通过探究活动，知道使用任何机械都不省功。

〔2〕通过探究活动，理解机械效率。

【过程与方法】〔1〕经历探索使用机械能不能省功的实验过程，培养观察能力，体会实验研究方法。

〔2〕在实验探究过程中，培养同学们设计实验、收集实验数据、从实验中归纳科学规律的能力。

【情感态度价值观】〔1〕通过探究性物理学习活动，体验探究的乐趣。

〔2〕在实验探究过程中，培养尊重实验事实的科学态度。

教学重难点【教学重点】机械效率的概念与计算。

【教学难点】机械效率的概念与计算。

课前准备滑轮、钩码、线、弹簧秤、铁架台、刻度尺、多媒体课件。

教学过程一、复习旧课1. 怎样比拟做功的快慢？其计算公式是什么？2. 功率的定义是什么？功率的单位是什么？学生答复：比拟做功快慢的方法：功相等时，用时间短的则做功快；时间相等时，做功多的则做功快。

功与时间之比叫做功率：P ＝W t，数值上等于单位时间内所做的功。

功率的国际单位是W ，常用单位有kW,1kW=1000W 。

二、激发学习动机我们学习了杠杆、滑轮、轮轴、滑轮组等简单机械，也学习了功的定义，请大家思考：直接提升物体做功，与使用机械提升物体做功相同吗？三、讲授新知识人们使用杠杆、轮轴、滑轮等机械都是为了到达一定的目的，在使用中，有的省力、有的可以改变力的方向、有的可以节省距离。

爱动脑筋的小明就想，能不能制造一种机械既省力、又省距离呢？也就是能省功的机械呢？问题：小明的问题能不能实现呢？讲授新课：功的原理①问题与猜测：让学生通过上面的思考提出自己的问题和猜测。

②制定方案引导学生设计实验，验证猜测。

在此实验过程中，根据自己需要设计表格，并记录实验数据。

注：学生设计实验：用弹簧测力计将钩码提升一定高度；用弹簧测力计并借助动滑轮将同样的钩码提升相同高度。

分析与结论：让学生对实验数据进行分析，比拟实用机械时做的功和不用机械时直接提升物体做的功是否相等。

9.5探究——使用机械是否省功导学案2022-2023学年北师大版物理八年级下册一、学习目标本节课的学习目标包括： 1. 理解并应用机械的概念； 2. 掌握机械的分类及特点； 3. 探究使用机械是否会省功。

二、学习重点1.机械的分类及特点；2.使用机械是否省功的探究。

三、学习准备1.打开课本物理八年级下册第五章第二节“机械与功率”的课文；2.准备笔记本和笔。

四、学习过程1. 导入引导学生回顾第一节课的内容，机械的定义及分类。

2. 学习请同学们打开课本，阅读第五章第二节的课文内容，了解机械与功率的关系。

3. 梳理结合课本内容，大家用自己的理解总结出机械的分类及特点。

可以将它们以表格的形式记录在笔记本上。

机械分类特点杠杆力臂和力矩轮轴减小摩擦阻力斜面减小重力滑轮复杂的力学系统。

4. 探究让同学们思考以下问题：使用机械是否会省功？请同学们就这个问题展开讨论，并给出自己的观点和理由。

5. 总结请各组派代表回答刚才的问题，并将各组的观点和理由进行汇总。

6. 拓展请同学们思考下面的问题：在日常生活中，我们可以使用哪些机械来省功？请大家用自己的思维写一篇短文，探究使用机械省功的实例。

写好后请将短文以Markdown文本格式输出。

五、课后作业请同学们用自己的专业知识和科学的思维，回答以下问题： 1. 什么是机械？机械的分类及特点分别有哪些？ 2. 使用机械是否会省功？请结合课堂讨论的观点和理由来回答。

3. 请写一篇短文，探究使用机械省功的实例。

以上内容将作为课后作业，下节课将进行讲评。

六、延伸阅读如果同学们对机械和功率等物理概念还感兴趣，可以阅读以下书籍进行延伸学习： 1. 《力学与热学》 2. 《物理学原理》 3. 《初等科学力学》希望同学们能够继续深入学习物理知识，提高自己的科学素养！。

9.5 探究-使用机械是否省功导学案物以类聚，人以群分。

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在近70年的漫长岁月里，经过法运动(1917年)国民大革命(1924—1927年)、国共对立十年(1927—1937年)、抗日战争(1937—1945年)、解放战争(1945—1949年)，她始终忠贞不渝地坚持孙中山的革命主张，坚定地和中国人民用＝＿＿＿＿＿＿J ，机械效率η＝＿＿＿＿＿＿。

3.用如图所示的轮组将总质量为500g 的钩码匀速上拉，不计摩擦和绳子的重力，弹簧测力计的读数是1.1N ，两个动滑轮的重力是________N ；滑轮组的机械效率为________.若用此滑轮组提升1000g 的钩码，滑轮组的机械效率________.(填“不变”“变大”或“变小”,g =10N/kg)4.如图所示，某人将一物体用F =40N 的推力匀速将一个重200N 的物体推上高、长s =6m 的斜面，则此人对物体做的总功为________J ，额外功为________J ，摩擦力为________N ，斜面的机械效率为_______.5.外力对水泵做了7.5×105焦耳的功，水泵把5×103千克的水送到10米高的水池，水泵做的有用功是________焦耳，水泵的机械效率是_______。

（g 取10N/kg ）6.图中，重为500牛的物体与地面间的摩擦力是150牛，为使物体匀速移动，必须在绳端加以60牛的水平拉力，则滑轮组的机械效率约为；若物体移动的速度为0.2米/秒，则分钟内拉力做的功是焦．7.用水桶从井中提水，则：提桶做的功、提水做的功、提水和桶做的功分别是：A ．总功、有用功、外功B 、额外功、有用功、总功C 、有用功、额外功、总功D 、总功、额外功、有用功 作业教材114页第1、2、3题反思站在一起，为祖国的繁荣富强和人民生活的美满幸福而殚精竭虑，英勇奋斗，在中国现代历史上，谱写了光辉的篇章。

其中机械效率最高的是 （） B. 有用功是100J,额外功是20J D.有用功是1000J,额外功是2. 以下分别是4个机械做功情况记录,A. 总功是100J,额外功是20J 五、探究一-使用机械是否省功［导学目标］1.理解使用任何机械都不省功；2.理解什么是有用功、额外功和总功.3.理解什 么是机械效率. 4.会计算简单机械的机械效率.［课堂导学］一、 问题与猜想人们使用杠杆、滑轮等机械是为了达到一定的目的.在使用中，有的机械可以省, 有的机械可以省，你认为使用机械（能/不能）省功.二、 实验探究如右图，钩码重G=2N,用图中甲、乙两种方式，分别将物体提升h=0. Im,将实验数据记入表格中，并完成下列计算（1）如右图甲的方法，用手（通过测力计）匀速向上提升购码，人做的功Wi=比较上述实验结果可知,w 2 W, 可以得出:使用机械（能、不能）省功.［结论］大量事实表明：使用机械时，人们所做的功，都不会少于不用机械时做的功， 也就是使用任何机械都省功O三、机械效率1. 在使用机械做功时，我们把必须要做的功叫做。

2. 并非是我们需要但又不得不做的功叫做。

3. 总功=+4. 机械效率定义： 公式：.其中 W 有表示； W 总表示 O注意：有用功总是（小于/等于/大于）总功的，所以机械效率总是 1,机械效率通常要用百分数表示。

［课堂导练］1. 使用机械不能省功，为什么人们还使用机械呢？写出人们使用机械的目的：方法 力/N 移动距离/m 力做的功/J 用手直接提升重物 Fi= ____ h= ________ W ］二 ____________通过滑轮提升重物 F2二 __________ s = ______ w 2= _____ （2）如右图乙的方法,通过滑轮匀速向上提升钩码，人做的功W2==3.如图所示，在50N的水平拉力F作用下，重800N的物体沿水平地面做匀速直线运动，物体与地面间的滑动摩擦力为120N ,若物体的速度为0. 2m/s, 则10内拉力做的功为多少J?滑轮组的机械效率为多大？［课堂检测］1.人们使用机械时，不可能达到的目的是A、省力B、省功C、省距离D、省时间2.如图，用滑轮组匀速竖直拉起重3N的物体，使物体升高0.2m,弹簧测力计的示数是 N,在实验过程中对物体所做的有用功是多少?滑轮组的机械效率是多少?解: ___________________________________________________________________3.一台起重机将重3600N的货物提高4m,如果额外功是9600J,起重机做的有用功是多少?总功是多少?机械效率是多少？（要求有必要的文字说明）［课堂小结］1.大量实验表明，使用任何机械都（能/不能）功.2.在使用机械时，对物体所做的功是有用的，是必须做的，叫做功。

探究展示（25~）二、深化理解1.小红用水桶去河里打水，对谁做的功是有用功？对谁做的功是额外功？总功是什么？是谁做的？答。

2.小明在河边玩水桶，水桶不小心掉进河里，在小明捞起水桶的过程，在对谁做的功是有用功？对谁做的功是额外功？总功是什么？是谁做的？答。

3.小明使用动滑轮将重2N的物体，匀速提升1米，弹簧测力计示数为2N。

（1）.对谁做的功是有用功？有用功为多少？（2）.总功都是谁做的？总功为多少？（3）.该机械的效率为多少？（4）.额外功是多少？在哪些方面消耗了额外功。

4.已知物体重力为10N,所受摩擦力为3N,物体被匀速拉动的距离为5m。

绳子末端拉力为2N。

求：（1）.有用功（2）.总功（3）.机械效率5.已知物体重力为10N,所受浮力为8N,被竖直匀速提起的高度h=1m。

绳子末端拉力为1N。

求：（1）.有用功（2）.总功（3）.机械效率教师引导学生思考讨论：机械效率可以大于1吗？使用滑轮组省功吗？指导小组探究问题交流总结结论拓展迁移（15~）竖直型滑轮（忽略绳重及摩擦）6、用如图所示的滑轮组把重为450N的重物竖直匀速，已知动滑轮的重力是50N，不计绳重和摩擦。

求：（1）人作用在绳子自由端的拉力是多大？（2）滑轮组机械效率为多少？7、用如图所示的滑轮组把重为450N的重物竖直匀速提高2m，已知滑轮组的效率为75%，不计绳重和摩擦。

求：（1）人作用在绳子自由端的拉力是多大？（2）人拉绳子共做了多少功？（3）动滑轮的重力是多大？内化外延重点突破难点巩固延伸拓展应用教学反思本节内容较多，教师首先明确这节课仅仅研究使用滑轮组是否省功，将其他机械放在后边的课时中研究。

并且本节课仅仅是通过理论分析的方法来探究使用滑轮组是否省功，教师认为学生学生理论分析能力也应该注重培养，并且探究滑轮组是否省功的实验与第六节《测量滑轮组机械效率》的实验重复，且实验不易操作，花费时间较长，故放在下一节进行。

通过学生自主初步理解有用功、额外功、总功、机械效率的概念，教师用案例引导学生进一步深化理解，并掌握有用功、额外功、总功、机械效率的计算方法，取得了较好的效果。