五、机械效率教学设计实例

第四节 机械效率

教学目标：

知识与技能：

１、理解有用功、额外功和总功的含义；

２、理解机械效率的定义及物理意义，会进行相关的计算；

３、知道提高机械效率的意义和主要方法。 过程与方法：

经过举例理解有用功、额外功、总功及机械效率；通过讨论，了解如何提高机械效率。 情感、态度与价值观：

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。 教学过程：

一、有用功、额外功和总功的概念

观察教材图11-5-1或举一个具体的例子。机械做功，如起重机将砖块提升到楼顶，除了克服砖块重力做功外，也一定同时需要克服装砖的筐子、滑轮和钩子等辅助措施的重力做功；此外，由于物体之间总存在摩擦，所以起重机对砖块做功的同时，或多或少要克服摩擦做功。

起重机提升砖块做的功是有用功，提升筐子、滑轮、钩子以及克服摩擦做的功是额外功。有用功和额外功之和叫总功。

用

表示总功，

举例提问加深理解有用功、额外功、总功的概念

提问，人用水桶从井中提水，有用功、额外功、总功各是什么？

视学生理解程度可再举几个例子。

二、机械效率举例引出机械效率

学校二楼的墙坏了一个洞，修补的话需要40Kg 的水泥。如果你是建筑工人，你需要将40Kg 的水泥从一楼搬到二楼。现在你手上有重5Kg 的铁桶，重2Kg 的塑料桶，都能装下40Kg 水泥，你可以叫楼上的同事用铁桶或者塑料桶把水泥提上去，当然也可以自己提上去。

提问：你愿意采取哪种方法？

- 1 -

表示有用功，

表示额外功，它们的关系是

提问：为什么？

提问：

“做的功少”指的是什么功少？有用功、额外功、还是总功？

提问：三个方法做的总功不同，有用功相同吗？

逐步引导。

任何机械所做的有用功只是总功的一部分。有用功所占的比例越大，说明机械的效率越高。物理学中把有用功跟总功的比值叫做机械效率。

机械效率的符号是η，读作： yita ，常用百分数表示。

说明：η为一比值，没有单位。

提问：总功又等于有用功和额外功之和，则η又可以表示为什么？ 说明：在实际机械中，由于机械重力、摩擦力等等因素的存在，额外功

存在的，即

是一定>0 ，

可见η < 100%；

只有在理想机械中，机械重力、摩擦力等等因=0 ，

素可以忽略，这时

η = 100% 。

三、例题

例题：

如图利用一个动滑轮把重为400N的货物匀速提高2m，所用的拉力

F

是250N，求总功、有用功、额外功和动滑轮的机械效率。

教师板演。

解：人做的总功

等于人拉绳子的力

F

乘以在拉力作用下绳子的自由端被拉上去的距离s。人拉绳子的力F=250N，s=2×h=2×2m=4m，h

为货物提升的高度。 - 2 -

= Fs = 250N × 4m = 1000J

有用功只是克服货物重力做的功。货物所受重力

G=400N ，提升高度

h=2m 。则 = Gh = 400N × 2m =800J = η = （

- / =1000J-800J=200J ）

× 100% =（ 800J/1000J ）

× 100%=80% 总结：由例题得知，只要我们知道了总功、有用功和额外功三者中的任意两个，就可以算出用机械做功过程中的机械效率。 四、提出提高机械效率的意义

机械效率表示有用功在总功中所占的比值，机械效率越大，做相同的有用功，需要的总功越少，机械能够更好地发挥效用。η的高低是机械性能优劣、质量好差的重要标志之一。

提问：

如何提高机械效率呢？

提问：例题中可以采取什么方法减少

？

当机械一定时，在可能情况下，增加

提问：例题中怎样增加

五、与功的原理对比

说明：

一般来说，用机械对物体做功，有用功

是固定的，这时候，机械效？ ，也可以提高η。

率越高，机械需要做的总功就越少，可见，机械效率越高的机械越省功。 提问：这和功的原理中说的“任何机械都不省功”矛盾吗？

六、课堂小结

今天我们学习了用机械做功过程中总功、有用功和额外功的概念，学习了判断机械性能优劣、质量好差的重要标志之一：机械效率η。通过η的计算公式： η = （

=[ /( / + ）

×100% ) ]×100% 讨论了如何提高机械效率的方法。 - 3 -

七、课后作业

：学生训练手册相关内容。

八、板书：

机械效率

一、

有用功:

额外功:

总功:

有用功和额外功之和

二、

机械效率：η有用功跟总功的比值

η = （

η无单位

实际机械

η＜ 100%；理想机械η =100%

三、

如何提高机械效率

在

在

一定时，减少额外功

一定时，增加

。

；

/ ）

×100% =[ /( + ) ]×100% - 4 -