教学设计：测滑轮组的机械效率

一、教学目标

1. 知识与技能

- 理解机械效率的概念及其计算公式。

- 掌握测量滑轮组机械效率的方法和步骤。

- 能够通过实验数据计算滑轮组的机械效率。

2. 过程与方法

- 通过实验操作，培养学生的动手能力和数据分析能力。

- 学会使用弹簧测力计、刻度尺等实验器材进行测量。

- 提高学生在实验中观察、记录、分析和总结的能力。

3. 情感态度与价值观

- 激发学生对物理实验的兴趣，增强科学探究意识。

- 培养严谨的科学态度和团队合作精神。

二、教学重点与难点

- 重点：滑轮组机械效率的测量方法及计算公式。

- 难点：理解额外功产生的原因，以及如何减小摩擦对实验结果的影响。

三、教学准备

- 实验器材：滑轮组（动滑轮、定滑轮）、弹簧测力计、细绳、刻度尺、钩码、铁架台等。

- 教学工具：PPT课件、实验报告单、黑板、粉笔等。

四、教学过程

1. 导入新课（5分钟）

教师提问：

“我们已经学习了简单机械中的滑轮，那么在实际应用中，滑轮组是否能完全将我们施加的力传递给物体？为什么？”

引导学生思考，引出“机械效率”的概念。

2. 新课讲解（10分钟）

- 机械效率的定义：有用功与总功的比值，用η表示。

公式：η = W有 / W总 × 100%

其中，W有 = Gh（提升重物所做的功），W总 = F s（拉力所做的功）。

- 滑轮组的机械效率：

在实验中，由于存在摩擦和滑轮本身的重量，所以滑轮组的机械效率总是小于100%。

3. 实验探究（25分钟）

实验目的：测量滑轮组的机械效率。

实验步骤：

1. 将滑轮组安装在铁架台上，固定好动滑轮和定滑轮。

2. 用弹簧测力计测出钩码的重力G，并记录。

3. 用弹簧测力计匀速拉动绳子的一端，使钩码上升一定高度h。

4. 记录弹簧测力计的读数F和绳子自由端移动的距离s。

5. 根据公式计算有用功W有 = G h，总功W总 = F s，机械效率η = W有 / W总 × 100%。

6. 改变钩码的质量或滑轮的数量，重复上述步骤，进行多次实验。

注意事项：

- 弹簧测力计要调零，保持水平匀速拉动。

- 测量高度时注意单位统一。

- 实验结束后整理器材，保持桌面整洁。

4. 数据分析与讨论（10分钟）

引导学生根据实验数据填写实验报告单，并进行小组讨论：

- 不同滑轮组的机械效率有何不同？

- 为什么不同的情况下机械效率会有变化？

- 如何提高滑轮组的机械效率？

5. 总结与拓展（5分钟）

教师总结本节课的主要内容，强调机械效率的意义和影响因素。

拓展思考：生活中哪些设备需要提高机械效率？如何实现？

五、作业布置

1. 完成实验报告单，写出实验结论。

2. 思考题：如果滑轮组的摩擦力增大，对机械效率有什么影响？请说明原因。

六、板书设计

```

测滑轮组的机械效率

1. 机械效率 = 有用功 / 总功 × 100%

2. 有用功 = G × h

3. 总功 = F × s

4. 实验步骤：

（1）组装滑轮组

（2）测量G、h、F、s

（3）计算η

```

七、教学反思（课后填写）

- 学生参与度如何？

- 实验过程中是否存在操作不当的情况？

- 是否需要调整实验方案以提高准确性？

备注：本教案为原创内容，适用于北师大版九年级物理课程，可根据实际教学情况灵活调整。