机械效率教案

第３节机械效率
三维目标
知识与技能
1．知道有用功、额外功、总功的含义,指出它们之间的关系； 2．理解机械效率的概念,知道机械效率小于１及没有单位的原因;
过程与方法
1.通过探究动滑轮的使用，认识和体会物理概念；
２.通过参与探究滑轮效率的活动,进一步加深对机械效率的理解,通过参与探究活动，
学习拟定简单的科学探究计划和实验方案;
３．学习根据实验数据分析、归纳简单的科学规律的过程。

情感、态度与价值观
１.关注生产、生活中各种机械的机械效率，具有用机械效率来评价机械的、意识；
２.通过探究活动,进行充分的交流与合作,培养学生严谨求实的科学态度和团结协作的科学精神。

教学重点
1．能结合实例认识什么是有用功、额外功和总功；
2．理解机械效率的概念，会利用公式
教学难点
学会分析影响机械效率大小的因素,指出提高机械效率的方法。

课时安排
1课时
教学准备
滑轮、钩码、线、弹簧测力计、铁架台、刻度尺、多媒体课件等。

教学过程
导入新课
问题导入
观看下图，同学们交流讨论，完成下列表格:
想一想：有哪些办法可以将沙子运上三楼？
徒手用桶提沙上楼用定滑轮
和桶提沙
用动滑轮
和桶提沙
用动滑轮
和口袋提沙
克服人重力做功／J
人对沙子做的功/J 人对桶（袋）做的功/J
人对动滑轮做的功/Ｊ
人一共做的功／J
从数据分析获得哪种方法比较好,请说出选择的理由。

思考问题:在运送过程中不可避免地要对物体做功,试讨论：
(1)哪些功起到了积极作用，即达到了我们的目的?
(2)哪些功对我们没有价值，但又是不得不做的功?
(３)哪种方式的效率最高？
学生活动:学生思考讨论,得到结论,各种方式下对物体做功情况如下:
对我们没有价值,但又不得不做的功有：
a.桶、动滑轮、口袋等也随重物一起上升，也提升了它们,克服这些重力做的功是没有价值的;
b.此外，机械运转时都有摩擦,克服机械的摩擦做的功。

结论:满足我们做功的目的,对我们有价值的功,即对重物(沙子)做的功是有用功。

从而引出本节课的课题：机械效率。

（教学说明:学生观察、思考、计算并进行比较，培养学生的合作意识,运用所学知识分析解决新问题的能力和分析归纳能力。

)
情景导入
展示从井中提水的图片,我国的许多农村都没有自来水，人
们为了食用水，要从井中打水,在这个从井中提水上来的过程中,人们对哪些物体做了功？这些功都是人们希望做的吗?对谁做的功才是有用的呢？
为了反映有用功在总功中所占的比例,物理学中引入了机械效率这个物理量。

椎讲新课
一、有用功和额外功
思考问题：不使用机械直接提升物体做的功,与使用机械提升物体做的功相同吗？
实验探究:使用动滑轮所做的功
制定计划与设计实验:测出物体的重力和拉力以及物体和绳子上升的距离，利用功的计
算公式算出上升过程中的有用功和总功并加以比较。

进行实验与收集数据：用弹簧测力计匀速拉动绳端，使重物G匀速升高。

从
弹簧测力计上读出拉力F的值,用刻度尺测出重物提升的高度^和弹簧测力计移动的距离s。

“实验数值G一5牛,h一０.5米，3牛，１米。

弹簧测力计的拉力(动力)对动滑轮做的功：
提高重物,动滑轮克服阻力做的功:
分析与论证:由实验可以看到
这是为什么?
学生回答，教师总结：前面我们没有考虑摩擦，没有考虑使用动滑轮提升重物时动滑轮
本身重等因素,是理想情况。

实际上,我们用动滑轮等简单机械提升重物时,由于要克服摩
擦以及不得不把动滑轮一起提升，这时我们用的力(动力）就比没有摩擦时要大(该实验中，
理想情况下拉力是2.5牛，而实际的拉力是3牛)。

做的功要比没有摩擦时大一些（该实验
中，不考虑摩擦时动力做的功是2.5焦，而实际动力对滑轮做的功是３焦）。

归纳总结：
①在用动滑轮提高重物的实验中,用来提高物体的功对我们是有用的，是必须做的。

【板书]1.有用功
利用机械工作时为完成目标必须要做的功叫有用功。

本实验中的有用功是多少？
②本实验中,用来克服摩擦做的功、把动滑轮提升0.５米做的功对我们没有用，但又不
得不做，这种功叫额外功。

使用任何机械做额外功是不可避免的。

【板书】２．额外功
为了完成有用功,对人们没有用,但又不得不做的功叫额外功。

③本实验中,有用功加额外功是总共做的功,叫总功。

【板书】3.总功（ｗ总）：有用功与额外功的总和叫总功。

问:本实验中总功是多少?
问:本实验中做的额外功是多少?
归纳总结：我们把重物提高到一定高度,就是我们使用简单机械的目的，对使用机械是
有利用价值的,所做的功是有用功；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
过渡：生活中我们总希望有用功在总功中占的比例多些，额外功在总功中占的比例少
些，物理中用机械效率来表示有用功在总功中占的比例，从而引入机械效率的概念。

二、机械效率
１.机械效率的概念
请同学们自学阅读教材“机械效率”部分相关内容，回答下列问题:
(1)什么是机械效率?用什么表示？
(2)机械效率的公式如何？其单位是什么？通常用什么表示?
学生活动:看书思考,交流总结。

(１)机械效率的定义:有用功跟总功的比值,叫做机械效率。

提出问题:机械效率是不是总小于1
学生经分析不难得出正确的答案；机器运转时都有摩擦,克服摩擦要做额外功，因此有
用功总是小于总功的，
教师指出:表示机械效率的字母的读音。

机械效率用百分数表示，没有单位。

思考：某起重机的机械效率是70％，它表示什么意思？
交流讨论:使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的
比值是70%,也可以说有用
功在总功中占有7０%，另外3０％做的是额外功。

(教学说明:提出问题,引发思考和比较,让学生通过阅读教材内容，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。

)
例题巩固:如图所示，用滑轮组提起重900 Ｎ的物体，绳子自由端拉力F为
4 Ｎ,重物在2０ｓ内匀速上升了10 ｍ。

求:
(１)物体上升的速度；(2)提起物体所做的有用功;(3)滑轮组的机械效率。

解析：(１)物体上升的速度
（２)提起物体所做的有用功
滑轮组的机械效率
答案：(l)0. ５(2）9 000 j (3）75%
2．实验探究:测量滑轮组的机械效率
(1)提出问题:滑轮组的机械效率总是一定的吗?利用实验测量时，需要测量哪几个物
理量？怎样计算有用功?怎样计算总功?
(2）猜想:滑轮组的机械效率与哪些因素有关。

物体的重、滑轮重、绳重、绳与轮间的摩擦、承担物重的绳子段数……
(3)设计实验:
实验目的:利用测力计将安装在滑轮组中的钩码（或重物)提起,比较同
·滑轮组在不同使用情况下的机械效率。

实验器材：滑轮组一套、两物块（甲轻乙重)、弹簧测力计、刻度尺、铁架台、细线。

(4)进行实验与收集数据
如图所示,安装实验装置图组装好实验
a.用细线将一个定滑轮和一个动滑轮连成滑轮组,挂在铁架
台上，将细线一端拴在弹簧测力计上,在滑轮组下悬挂物块(第一次挂甲物块，第二次挂乙物块)。

ｂ．记下物块和拴住弹簧测力计的线端原先的位置，然后匀速向上提起弹簧测力计,读出拉力的大小;测出物块和拴住弹簧测力计的线端上移的距离;用弹簧测力计再测出物块重。

c．将测得的数据填入下表并完成计算。

d．实验完毕整理好器材:
（５)分析与论证
分析上表中的数据可以看出：
①在不同使用情况下,同一滑轮组的机械效率一定的（填“是”或“不是”）。

②滑轮组的机械效率 1（填“大于”“等于”或“小于”）。

归纳总结:
影响滑轮组的机械效率的因素：同一滑轮组,所提物体越重，机械效率越高,与滑轮组的绕法无关。

交流讨论:提高滑轮组机械效率的方法
阅读教材提高机械效率的有关内容，小结要点，指出减小额外功是提高机械效率的有效方法。

参考:增大物体的重、减小动滑轮的重和绳重、减小滑轮与
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绳间的摩擦——加润滑
油……
课堂小结
以上我们讨论了机械的效率,知道了机械效率总小于１，原因是使用机械时仍不省功，
做功的过程中不可避免地要有额外功。

其实在日常的生产、生活中，“效率”的含义很广泛。

我们做任何事情都有一个效率问题。

我们生活的社会是一个现代化的社会,是讲效率的社
会,时时、事事、处处都要求高效率,以尽可能少的消耗去取得尽可能多的效益。

我们在学习中，也应注意学习的效率。

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