二、机械效率教学设计案例

第3节

机械效率

教学目标

【知识与技能】

1．知道有用功、额外功、总功的含义，知道三者之间的关系．

2．知道机械效率的概念，能结合具体实例认识什么是有用功、额外功、总功，会计算机械效率．

【过程与方法】

经历探究滑轮组机械效率的过程．

【情感、态度与价值观】

1．通过探究活动增强与其他同学合作的意识，培养学生严谨的科学态度．

2．在分析问题、解决问题的同时，体会成功的喜悦，激发对科学的求知欲．

3．关注生产、生活中的各种机械的机械效率，具有用机械效率来评价机械的意识．

重点难点

【重点】

1．理解机械效率．

2．探究滑轮组的机械效率．

【难点】

理解机械效率．

教学过程

知识点一

有用功、额外功和总功

【自主学习】

阅读课本P85－86，完成以下问题：

1．必须要做的功为有用功，克服机械自身部件的重力和摩擦力不得不做的功为额外功，有用功和额外功之和为总功，即W总＝W有＋W额. 2．有用功和额外功不是绝对的，有用功与额外功视情况而定，对一种情况来说是有用功，对另外一种情况来说可能是额外功．

知识点二

机械效率

【自主学习】

阅读课本P86，完成以下问题：

物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率．机械效率用η表示，公式为η＝【合作探究】

1．机械效率有单位吗？

W有. W总

答：机械效率没有单位．

2．为什么机械效率没有大于1的？

答：因为使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1的．

3．用小数和百分数来表示机械效率，你认为哪种表达更好？

答：用百分数表示更好．

4．机械效率的物理意义是什么？

答：机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，做的有用功占总功的比例就越大，这个机械的性能就越好．

5．应用机械效率公式解决实际问题．

例题

如图，一台起重机将重3 600 N的货物提高4 m．如果额外功是9 600J，起重机做的有用功是多少？总功是多少？机械效率是多少？起重机在哪些方面消耗了额外功？

解答

起重机提高物体的力等于物体的重力F＝G＝3 600 N．起重机提升重物所做的有用功W有＝Fh＝Gh＝3 600 N×4 m＝14 400 J＝1.44×10 J，起重机做的总功W总＝W有＋W额4W有1.44×104J＝14 400 J＋9 600 J＝2.4×10 J，因此，起重机的机械效率η＝＝＝60%. W总2.4×104 J4知识点三

测量滑轮组的机械效率

【自主学习】

阅读课本P87，完成以下问题：

滑轮组机械效率的实验中：

（1）实验原理是______．

（2）直接测得的物理量是_______、______、______、______．

（3）实验中应选用的测量工具是______．

（4）测量时，必须______拉动弹簧测力计．

（5）在“测滑轮组机械效率“的实验中，用同一滑轮组进行了两次实验，实验数据如下：

次数

钩码重G/N 上升高度h/cm 弹簧测力计示数F/N 绳头移动距离s/cm 1 2 10 0.8 40 2 5 5 1.5 20

a．第一次实验测得滑轮组的机械效率为______，第二次实验时滑轮组的机械效______（选填“大于”、“小于”或“等于”）第一次的机械效率．b．结论：若仅增加钩码的个数，该滑轮组有机械效率将______．（选填：“增大“、“减小“或“不变“）

（1）η= （3）弹簧W有

（2）物重G；绳子自由端拉力F；物体上升高度h；自由端移动距离s；

W总

测力计、刻度尺；

（4）竖直方向匀速；

（5）a、62.5%；大于；b、增大．

【教师点拨】

机械效率不是固定不变的，机械效率反映的是机械在一次做功过程中有用功跟总功的比值，同一机械在不同的做功过程中，提起的物重不同，机械效率也会不同．

【跟进训练】

某机械的机械效率是75%，这说明使用这一装置做功( B ) A．总功是额外功的3倍

B．有用功是额外功的3倍

C．总功是有用功的3倍

3D．额外功占总功的

4课堂小结

1．有用功、额外功、总功

(1)有用功：为达到目的必须要做的功．

(2)额外功：我们不需要但是又不得不做的功．

(3)总功：有用功和额外功的总和．W总＝W有＋W额．

2．机械效率

(1)有用功与总功的比值叫做机械效率．

(2)η＝W有，常用百分数表示，η<1. W总练习设计

完成本课对应训练．