《探究滑輪組機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)》教案教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)知識與技能1、通過實(shí)驗(yàn)探究得出滑輪組的機(jī)械效率與所提升物體的重力、輪軸間摩擦以及動滑輪重力的關(guān)系。2、培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范操作的良好習(xí)慣。過程與方法1、通過實(shí)驗(yàn)探究嘗試找到規(guī)律。2、通過實(shí)驗(yàn)評估尋找探究活動中未解決的矛盾，發(fā)現(xiàn)新的問題。情感態(tài)度與價值觀1、通過評估使學(xué)生養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神。2、培養(yǎng)學(xué)生交流合作的精神。3、在實(shí)驗(yàn)中養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。教學(xué)重點(diǎn)1．通過實(shí)驗(yàn)探究得出滑輪組的機(jī)械效率的影響因素。2．對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的評估，進(jìn)行再探究。教學(xué)難點(diǎn)對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的評估，針對發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行再探究教學(xué)流程復(fù)習(xí)上節(jié)課內(nèi)容引入新課復(fù)習(xí)上節(jié)課內(nèi)容引入新課猜想滑輪組機(jī)械效率的大小與哪些因素有關(guān)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論對結(jié)論進(jìn)行評估通過評估對實(shí)驗(yàn)提出問題對提出的問題進(jìn)行再探究設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)方案——并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)——收集數(shù)據(jù)分析總結(jié)得出結(jié)論教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動教學(xué)說明新課引入提問：通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道機(jī)械效率的公式有哪些？說出機(jī)械效率的公式溫故而知新提問：學(xué)習(xí)機(jī)械效率的知識是為了解決生活中的問題，如何提高這些滑輪組的機(jī)械效率呢？展示：多個滑輪組圖片學(xué)生觀察并思考，影響機(jī)械效率的因素。創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生求知欲和學(xué)習(xí)興趣。進(jìn)行新課進(jìn)行新課一、矛盾的解決（1）在研究物重對機(jī)械效率影響時需要控制摩擦一定；（2）物重對摩擦有影響；（3）如何解決這一問題。提供方法證明在潤滑良好的滑輪組中，摩擦是影響機(jī)械效率的次要因素。二、探究物重對機(jī)械效率的影響自變量：物重因變量：機(jī)械效率控制變量：動滑輪重實(shí)驗(yàn)步驟：1.用力的傳感器測出鉤碼重力，如圖組裝器材。2.用力傳感器拉動繩自由端豎直向上勻速直線運(yùn)動，記下此時的拉力大小F。3.用刻度尺測量鉤碼和繩自由端移動的距離分別計(jì)為h和S。4.改變物重再做兩次實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在輪重不變的情況下，物重越大，滑輪組機(jī)械效率越高。三、探究動滑輪重對機(jī)械效率的影響1、自變量：動滑輪重2、因變量：機(jī)械效率3、控制變量：物重實(shí)驗(yàn)步驟：1.測出大中小三個動滑輪的重力，如圖組裝器材。2.用力傳感器拉動繩自由端豎直向上勻速直線運(yùn)動，記下此時的拉力大小F。3.用刻度尺測量鉤碼和繩自由端移動的距離分別計(jì)為h和S。4.改變物重再做兩次實(shí)驗(yàn)。結(jié)論：在物重不變的情況下，動滑輪重力越小，滑輪組機(jī)械效率越高。四、探究摩擦對機(jī)械效率的影響如果摩擦較大而不能忽略時，它對機(jī)械效率如何影響呢？1、自變量：摩擦2、因變量：機(jī)械效率3、控制變量：動滑輪重、物重實(shí)驗(yàn)步驟：1用力的傳感器測出鉤碼重力，如圖組裝器材。2用力傳感器拉動繩自由端豎直向上勻速直線運(yùn)動，記下此時的拉力大小F。3用刻度尺測量鉤碼和繩自由端移動的距離分別計(jì)為h和S。4用纏繞生料帶的方式改變滑輪與軸之間的摩擦再做兩次實(shí)驗(yàn)。結(jié)論：在物重、輪重不變的情況下，滑輪軸摩擦力越大，滑輪組機(jī)械效率越低。思考解決問題的方法發(fā)現(xiàn)摩擦是影響機(jī)械效率的次要因素；思考如何改變自變量，如何測量因變量，如何控制控制變量當(dāng)自變量改變后，相應(yīng)的控制變量也隨之改變在解決主要矛盾之后，再想辦法解決次要矛盾。想辦法改變自變量物重想辦法改變自變量動滑輪重體會生料帶纏繞后壓力變化引起的摩擦力的變化。用矛盾引發(fā)思考解決問題應(yīng)用控制變量法解決實(shí)際問題。了解我們解決問題的方式，先主要矛盾，再次要矛盾控制變量法的重要應(yīng)用繼續(xù)使用控制變量法體會不同探究中自變量因變量和控制變量的相互關(guān)系。復(fù)習(xí)并鞏固壓力對摩擦力的影響。應(yīng)用所學(xué)知識解決問題：我們已經(jīng)研究了機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)，那么，如何給我們周圍的滑輪組的機(jī)械效率的提高提出自己的建議呢？對于吊車，晾衣桿，電梯，提出自己的提高其機(jī)械效率的方法。而對于電梯，它又有怎樣的提高機(jī)械效率的方式呢。提高機(jī)械效率的方式：1減輕輪軸，2提高負(fù)載，3充分潤滑滑輪的軸承。電梯的對重中屬于儲能系統(tǒng)，利用儲能系統(tǒng)可以提高電梯的機(jī)械效率。發(fā)散學(xué)生的思維，根據(jù)所學(xué)知識對學(xué)生生活中的現(xiàn)象提出自己的見解，提高學(xué)生的知識應(yīng)用能力。培養(yǎng)學(xué)生知識的遷移能力。課堂小結(jié)帶領(lǐng)學(xué)生回顧課堂知識，了解提高機(jī)械效率的終極目標(biāo)。節(jié)能減排，綠水青山讓學(xué)生能快速的強(qiáng)化本節(jié)課的知識綜合訓(xùn)練一、選擇題1.炎熱的暑期,小樂去水上樂園游玩,他發(fā)現(xiàn)與在岸上相比,在水中行走比較困難,若他在水平泳池中行走距離與水平池岸行走距離相同時,克服重力做功的大小關(guān)系是()A.一樣大 B.在岸上做功多C.在水中做功多 D.小樂重力未知,無法判斷2.如圖所示,用F=10N的水平推力推著重為20N的物體沿水平方向做直線運(yùn)動,若推力F對物體做了30J的功,則在這一過程中()A.重力做的功一定為20J B.物體一定受到10N的摩擦力C.物體一定運(yùn)動了3m D.物體一定運(yùn)動了6m3.如圖所示,我國自主研制的“鯤龍”AG600M大型水陸兩棲飛機(jī),在水面高速滑行后,騰空而起,沿水平方向勻速飛行一段時間后減速下降,下列說法正確的是()A.飛機(jī)騰空而起的過程中,其重力勢能轉(zhuǎn)化為動能B.飛機(jī)沿水平方向勻速飛行時,其動能增大C.飛機(jī)減速下降的過程中,其機(jī)械能一定減小D.飛機(jī)只要加速飛行,其重力勢能就一定減小4.有兩臺機(jī)械甲和乙,甲的功率為198kW,乙的功率為96kW,下列說法正確的是()A.甲一定比乙做功多 B.乙一定比甲做功多C.甲一定比乙做功慢 D.相同時間內(nèi),甲一定比乙做功多5.在平直高速公路上,甲、乙兩車以不同的速度勻速行駛,若甲、乙兩車牽引力的功率之比為2∶3,牽引力之比為4∶5,則甲、乙兩車的速度之比為()A.8∶15 B.3∶4 C.5∶6 D.6∶56.體育課上小明同學(xué)進(jìn)行傳接籃球訓(xùn)練,他將球斜向上拋出,球的運(yùn)動軌跡如圖所示,a、b、c、d為軌跡上的點(diǎn),其中a、c兩點(diǎn)高度相同,不計(jì)空氣阻力,則籃球在()A.a、c兩點(diǎn)的動能相等 B.a點(diǎn)的機(jī)械能比d點(diǎn)機(jī)械能大C.a點(diǎn)動能比d點(diǎn)動能大 D.b點(diǎn)的動能最大7.圖甲是北京冬奧會中運(yùn)動員翻躍大跳臺的情境。運(yùn)動員不借助滑雪杖,只踩著雪板從高處滑行而下,通過起跳臺起跳,完成各種空翻、轉(zhuǎn)體等技術(shù)動作后落地。圖乙中的虛線是比賽過程中運(yùn)動員的軌跡,不計(jì)空氣阻力,下列說法正確的是()A.從a點(diǎn)到b點(diǎn)的過程中,運(yùn)動員的機(jī)械能不變B.從b點(diǎn)到c點(diǎn)的過程中,運(yùn)動員的動能減少,重力勢能增加C.在c點(diǎn)時,運(yùn)動員的動能為零D.從c點(diǎn)到d點(diǎn)的過程中,運(yùn)動員的機(jī)械能減少8.用a、b兩彈簧測力計(jì)分別拉著質(zhì)量相同的甲、乙兩物體同時開始豎直向上運(yùn)動,其運(yùn)動的路程隨時間變化的圖像如圖所示,則在運(yùn)動過程中()A.甲、乙均做加速運(yùn)動B.在2~6s內(nèi),乙相對于甲向上運(yùn)動C.a、b兩彈簧測力計(jì)的示數(shù)之比為2∶1D.a、b兩彈簧測力計(jì)拉力的功率之比為2∶19.(多選)水平桌面上放一物塊,物塊上方固定一輕質(zhì)彈簧,將一小球放置在彈簧上,靜止時位于A點(diǎn),如圖甲所示。將小球下壓至B點(diǎn),用輕質(zhì)細(xì)線把物塊和小球鎖定,如圖乙所示。燒斷細(xì)線解鎖后,小球向上彈起、不計(jì)空氣阻力,下列說法正確的是()A.圖甲中彈簧的彈性勢能為零B.圖甲和圖乙中物塊對桌面的壓力相等C.圖乙中小球從B點(diǎn)運(yùn)動到最高點(diǎn)過程中速度先變大后變小D.圖乙中小球從B點(diǎn)運(yùn)動到最高點(diǎn)過程中機(jī)械能守恒10.(多選)物體受到恒力F作用,在水平地面上做直線運(yùn)動。當(dāng)物體運(yùn)動的路程和時間圖像如圖甲所示時,受到的水平推力為F1;當(dāng)物體運(yùn)動的速度和時間圖像如圖乙所示時,受到的水平推力為F2;當(dāng)物體運(yùn)動的速度和時間圖像如圖丙所示時,受到的水平推力為F3;三次運(yùn)動時的速度分別為v1、v2、v3。下列說法正確的是()A.0~2s內(nèi),物體受到的水平推力F1=F2<F3B.2s末,物體的速度v1=v2=v3C.0~2s內(nèi),推力F1所做的功W1小于推力F2所做的功W2D.2s末,推力F2做功的功率P2等于推力F3做功的功率P3二、填空題11.為減少揚(yáng)塵對空氣質(zhì)量的影響,各地進(jìn)行灑水作業(yè)。灑水車沿水平道路勻速直線行駛,在灑水過程中,灑水車受到地面的摩擦力將,整車的動能將,水箱中水對箱底的壓強(qiáng)將。(均選填“變大”“變小”或“不變”)

12.“兄弟同心,其利斷金”,在某次勞動課上,小輝同學(xué)用F1=200N的力水平向左推小車,小恒同學(xué)用F2=100N的力作用在該小車上,要使兩人作用在小車上的力的效果最大,兩個力的方向須,在兩人共同作用效果最大的情況下,10s內(nèi)小車前行了5m,則這10s內(nèi)兩人作用在小車上的力做的總功為J。

13.某輕軌車站站臺的設(shè)計(jì)方案如圖所示,進(jìn)站和出站的軌道都與站臺構(gòu)成一個斜坡,列車進(jìn)站時雖然提前關(guān)閉發(fā)動機(jī),但是列車由于,能沖上斜坡同時實(shí)現(xiàn)減速直至停止,在這一過程中儲存了能量。出站時,剛好趕上下坡,又把儲存的能量釋放,該過程重力勢能轉(zhuǎn)化為。

14.小華和媽媽去超市購物,超市地面水平,她們將重為170N的物品放在小推車中水平推行,小推車在某段時間內(nèi)速度v隨時間t變化的關(guān)系圖像如圖所示。已知小推車自重130N,所受阻力是總重的320。在10~20s內(nèi)水平推力做功J,水平推力的功率為15.右圖是一款智能送餐機(jī)器人,它的重力是400N,如果機(jī)器人在水平路面上以0.6m/s的速度沿直線勻速運(yùn)動20m,它所受到的阻力為50N。機(jī)器人的重力做功J,牽引力對機(jī)器人做功J,功率為W。

三、實(shí)驗(yàn)探究題16.小明利用實(shí)驗(yàn)小桌、裝有細(xì)砂的容器、質(zhì)量不同的物體A、B和C,探究重力勢能的大小與哪些因素有關(guān)。如圖所示,將物體從高處(圖中水平虛線處)由靜止釋放,物體自由下落撞擊小桌后立即與小桌一起向下運(yùn)動。已知甲、乙、丙、丁四次實(shí)驗(yàn)中初始時桌腿陷入細(xì)砂中的深度相同,圖中所畫出的狀態(tài)是桌腿最終靜止在細(xì)砂中的位置。觀察各次實(shí)驗(yàn)中桌腿陷入細(xì)砂中的深度情況,便可知物體釋放前的重力勢能大小的關(guān)系。已知實(shí)驗(yàn)中三個物體的質(zhì)量關(guān)系為mA<mB<mC,物體下落的距離遠(yuǎn)大于物體的厚度和桌腿陷入細(xì)砂中的深度。請回答下列問題:(1)實(shí)驗(yàn)中通過來反映物體重力勢能的大小。

(2)比較兩次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,物體的重力勢能與物體被舉高的高度有關(guān)。

(3)比較甲、丙、丁三次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,。

17.在探究物體的動能與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中,小明讓鋼球從斜面上某一高度處由靜止?jié)L下,撞擊水平面上的同一木塊,三次實(shí)驗(yàn)的情境如圖所示,其中hA>hB=hC,mA=mB<mC。(1)實(shí)驗(yàn)中研究的是(選填“鋼球”或“木塊”)的動能大小,該實(shí)驗(yàn)通過來判斷動能大小。

(2)讓鋼球從斜面的不同高度由靜止?jié)L下,目的是探究鋼球的動能大小與的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)中,需要控制鋼球的相等。

(3)結(jié)合該實(shí)驗(yàn),小明聯(lián)想到許多交通事故中,造成安全隱患的因素與汽車“超載”和“超速”有關(guān),為探究“超載”的安全隱患,應(yīng)選擇兩圖的實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行比較。

18.風(fēng)車是利用風(fēng)力做功的裝置,小明制作了一架小風(fēng)車,他想粗略測量風(fēng)車在一定風(fēng)速下做功的功率,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。(1)觀察實(shí)驗(yàn)裝置,小明是通過測量細(xì)線對做功的功率來測量風(fēng)車做功的功率的。

(2)實(shí)驗(yàn)時,逐漸增加掛在細(xì)線下的回形針數(shù)量,直到細(xì)線恰好緩慢勻速提升回形針為止。若測得回形針勻速上升的高度h、所用的時間t、回形針的總質(zhì)量m,則風(fēng)車做功的功率表達(dá)式為P=(表達(dá)式中的物理量均用符號表示)。

(3)然后小明還測出風(fēng)車在不同的風(fēng)速下做功的功率,測得的功率越大,說明做功越(選填“多”或“快”)。

(4)風(fēng)車做功過程中,回形針獲得了重力勢能和能;如果選用較粗的線做實(shí)驗(yàn),則與選用較細(xì)的線相比,測得風(fēng)車做功的功率值偏(選填“大”或“小”)。

四、計(jì)算題19.兩位同學(xué)進(jìn)行爬樓比賽,男同學(xué)重力為600N,女同學(xué)重力為500N,一樓到三樓的高度為8m,樓梯AB長度為4m。男同學(xué)從一樓到三樓用時20s,女同學(xué)從一樓到三樓用時16s。(1)若某同學(xué)從A點(diǎn)爬到B點(diǎn)用時5s,則該同學(xué)AB段爬樓的速度是多少?(2)通過計(jì)算比較男、女同學(xué)此次爬樓比賽中,誰爬樓的功率大?參考答案綜合訓(xùn)練1.A2.C3.C4.D5.C6.A7.B8.D9.BC10.AC11.變小變小變小12.相同150013.慣性動能14.3603615.010003016.(1)桌腿陷入細(xì)砂的深度(2)甲、乙(3)高度相同的物體,質(zhì)量越大,它的重力勢能越大解析(1)實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用轉(zhuǎn)換法通過觀察桌腿陷入細(xì)砂中的深度來表示重力勢能的大小。(2)探究物體的重力勢能與物體被舉高的高度是否有關(guān)時,需要控制物體的質(zhì)量相同,高度不同,故需要對比甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)。(3)比較甲、丙、丁可知,高度相同,物體的質(zhì)量不同,質(zhì)量越大,桌腿陷入細(xì)砂中的深度越深,重力勢能越大,這說明物體的重力勢能與物體的質(zhì)量有關(guān),得到結(jié)論:高度相同的物體,質(zhì)量越大,它的重力勢能越大。17.(1)鋼球木塊移動的距離(2)速度質(zhì)量(3)乙、丙解析(1)本實(shí)驗(yàn)所指的動能是鋼球到達(dá)水平面時的動能;實(shí)驗(yàn)中鋼球推動木塊運(yùn)動,推動的距離越遠(yuǎn),表示鋼球能夠做的功越多,鋼球具有的動能就越大,所以通過觀察木塊被推動距離的大小來判斷鋼球動能的大小,運(yùn)用了轉(zhuǎn)換法。(2)實(shí)驗(yàn)中鋼球從同一斜面的不同高度