人与机械教学设计 由查字典物理网资料整理

【设计理念】

本节为《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理2”中第一个二级主题“机械能和能源”中所涉及到的内容。内容标准中有关的条目是：“理解功和功率，关心生活和生产中常见机械功率的大小及其意义” 。

主要讲述功率与机械，以及机械的使用两个方面的内容。前面已经学习机械功和功率的基本概念以及机械功原理，而引入这些物理概念的目的在于研究机械做功问题，谈到机械做功不得不谈到机械效率问题，机械的使用是为了代替人力做功，所以教学设计将定位于更多地和生活相联系，认真了解和认识身边的机械。

【教学内容】

《普通高中课程标准物理教科书·物理2第1章第4节》(司南版)

【教学目标】

知识和技能

1.巩固机械功的原理;

2.能熟练计算机械效率，并知道其代表的物理意义;

3.理解功率和机械效率是从不同方面反映机械性能的两个物理量，它们之间无必然的联系;

4.了解现代机械的发展水平。

过程和方法

注意初中旧知识的扩展、迁移。通过举例和分析来解决重点，突破难点。理解功率和机械效率的不同物理意义。

情感态度与价值观

1.通过对机械效率的学习，领悟到不论什么情况下提高机械效率都是十分重要的，它不仅有很高的经济价值，还能提高人们的效率意识，而讲究效率正是现代人必须具备的基本素质之一。

2.树立崇高的理想，大胆地发明、创造，以不断改造人类自己的生存条件，最终达到人与自然的和谐发展。

【学情与教材分析】

初学“机械效率”，往往对一些概念陌生难懂，思维不通、前后矛盾，甚至与学过的功率相混淆。通过分析阐述，帮助学生理解机械效率的物理含义，认识机械效率高低是反映机械性能优劣的重要指标之一。教学重点是能熟练计算机械效率，并知道其代表的物理意义;理解功率和机械效率是从不同方面反映机械性能的两个物理量，它们之间无必然的联系是教学的重点和难点，辨证认识智能化机械使用的利与弊是难点之一。通过剖析额外功产生的原因，了解提高机械效率的办法和途径，突破掌握这一概念的难点。教学时数安排1课时。

【教学准备】

投影仪、投影片、视频资料、自行车、小型机器人模型等简单机械。

【教学过程】

新课导入

问题1 请同学回顾功率的物理意义是什么?

[设计意图] 引发思考，让学生加深对功率的理解，为更好地了解机械效率与功率的异同服务。

[学情预设] 预测学生的回答可能有：

1. 功率是描述做功快慢的物理量;

2. 功率大就意味着单位时间内做的功就越多;

3. ……

问题2 机械能否随意地增大自己的功率呢?

[学情预设] 预测学生的回答可能有：

1. 不可以随意地增大自己的功率，任何机械都有一个最大输出功率，即额定功率;

2. 可以增大自己的功率，只要加大油门;

3. 可以增大自己的功率，只要换个发动机就行;

4. ……

[设计意图] 引发学生联系实际地思考，培养学生的发散思维能力，又能更好地激发学生的学习兴趣，教师再加以指导，指明加大油门是实际功率未达到额定功率时可行，换功率更大的发动机在实际中不切实可行，除非另行安装备用发动机，从而得出不可以随意地增大功率的结论。

新课推进

一、功率与机械效率

问题3 功率大小是衡量机械做功能力的重要物理量，功率越大说明该机械单位时间内做的功越多，功率越大的机械就越好吗?

联系实际思考：是不是学习时间越长的同学，学习成绩就越好呢?事实是不一定的，为什么呢?除了要有时间保证，还要有科学学习方法和较高学习效率。

问题4 机械做功是否也有一个效率问题呢?

1. 机械效率的计算：η = P总

P有用

(板书)

[设计意图] 提出悬念，引发思考，让学生在初中学习的机械效率基础上，通过阅读教材P16内容，经过思考、整理、归纳得出结论，实现初、高中物理知识的衔接和平稳过渡。

问题5 如何理解“机械效率”呢?请举例说明有用功、额外功和总功。

[学情预设] 预测学生结合初中所学可能列举的实例有：

(1)利用滑轮组在竖直方向提高重物时，克服重物的重力所做的功是有用功，即W有用=G物h;克服滑轮与转轴之间摩擦力做功、克服动滑轮及绳子重力所做的功是额外功;

(2)利用滑轮组在水平方向匀速移动物体时，克服物体所受阻力做的功是有用功，即W有用=f阻s;克服滑轮与转轴之间摩擦力做功是额外功;

(3)利用滑轮组在斜面上移动重物时，克服重物重力所做的功是有用功，即W有用=G物h;克服滑轮与转轴之间摩擦力做功、克服动滑轮及绳子重力所做的功是额外功;

(4)……

说明：教师针对学生所举的各种实例中可能有问题或不完整处，鼓励学生在交流中补充完善自己的认识。

教师小结：上述实例中，把重物提高到一定高度，或在水平面、斜面上使重物移动一定的距离，是使用简单机械的目的，对使用机械是有利用价值的，所做功是有用功;而滑轮组克服滑轮与其转轴之间的摩擦力做功、提升重物过程中克服动滑轮及绳子重力所做的功等是额外功;作用在机械上的动力对机械做的功就是总功，即W总=F动s，或W总=W有用+W额外。

问题6 机械效率是不是总小于1?

[学情预设] 预测学生经分析不难得出正确答案：机械效率总小于1，因为W有用总是要小于W总。

问题7 引入机械效率的物理意义是什么?它和功率又有什么区别呢?

[设计意图] 提出问题，引发思考和比较，让学生通过阅读教材P16～P17内容，经过思考、归纳、自主得出结论，体现新课程中提倡的自主性学习。

2. 功率和机械效率的区别：功率是表示做功的快慢;机械效率是表示机械对总能量的利用率。它们之间没有什么必然的联系。(板书)

教师小结：机械效率是表示机械做功或利用机械实现能量转化有效程度的物理量，机械效率越高，有用功所占比例就越多，额外功所占比例就越少。

问题8 同学们能否举出提高机械效率的例子呢?

[设计意图] 让学生列举实例，并归类总结，体现新课程中提倡的自主性学习。

[学情预设] 预测学生可能列举的实例有：

(1)在建筑工地上把一车水泥运到楼顶，采用吊车比工人用手搬运省时、省力，提高工作效率;

(2)用水泵抽水比人工提水灌溉农田省时、省力，提高工作效率;

(3)乘自动扶梯或电梯上楼比直接走上楼更省时、更轻松;