五、机械效率优质课教案设计

机械效率

教学目标

（知识与能力；过程与方法；情感态度与价值观）

知识与技能 （1）能结合实际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，知道机械效率是小于1的，能用机械效率的公式进行简单的计算。

过程与方法 通过经历测量滑轮组的机械效率的过程，了解滑轮组机械效率的高低与物体重力的大小有关。

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。

重点：机械效率概念

难 点

难点：测滑轮组的机械效率。

教

学

方

法

教

具

准

备

动滑轮、铁架台、钩码若干、细绳、刻度尺、弹簧测力计、多媒体。

定滑轮和动滑轮各两个、铁架台、钩码若干、细绳、弹簧测力计、刻度尺

教学过程

导

入

重 点

教材分析

新

授

一、导入新课

二、进行新课

（一）有用功、额外功、总功

复习引入：

(一)、提出复习内容：

1、使用杠杆、滑轮各有什么好处？

2、什么是功？功的计算公式？

（二）在复习的基础上提出问题：使用机械能够省力，能否省功呢？引入课题：本节课我就来研究这个问题，板书课题。

在引入（使用机械能能否省功？）的基础上，演示课本12.3-1实验。

复习回顾：1、使用杠杆、滑轮均可以省力。

2、如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，则这个力就对物体做了功；

功的计算公式：W=FS

有用功：使用机械时，所做的对人们有用的功；

额外功：使用机械时，所做的对人们没有用但又不得不做的功；

总功：使用机械时，总共做的功。

甲 乙

（一）进行实验：

实验1：用图甲所示的装置，用弹簧测力计将重为1N的钩码

匀速提升10cm,读出弹簧测力计的示数并算出此时所做的功；

实验2：用图乙所示的装置，用动滑轮将同样的钩码缓慢的匀速提升相同的高度，读出弹簧测力计的示数并算出此时所做的功；

（二）比较实验1和实验2计算结果，探究使用机械能能否省功？

（三）分析使用机械不但不省功，而且费功的原因：

注：此时老师反复演示用滑轮提升物体，给学生以暗示。

（四）在实验及分析的基础上，给出有用功、额外功、总功

的概念。

小试身手----巩固练习：

1用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功？哪部分是额外功？

2如果桶掉到井里，从井里捞桶的时候，捞上的桶里带了一些水，这种情况下哪部分是有用功，哪部分是额外功？

点拨：W总=W有+W额

（五）在上面实验、计算及分析的基础上，引领学生总结有用功、总功的计算方法。

计算直接用弹簧测力计提升钩码所做的功：W=Gh

=1N×0.1m=0.1J 计算用动滑轮提升钩码所做的功：

W=FS =0.6N×0.2m=0.12J 不省功；（且费功）

以小组为单位交流、讨论、分析：使用机械时，不仅对提升物体做了有用的功，同时还要对动滑轮的重以及摩擦做额外的功。

由于目的是提水，故提水做的功是有用功，提桶做的功是额外功。

由于目的是捞桶，故提桶做的功是有用功，提水做的功是额。

有用功的计算方法：

W有=Gh；

（二）机械效率

1、概念：有用功跟总功的比值

2、表达式：

W有用ηW总

点拨：公式W有=Gh中，G代表物体重力，h代总功的计算方表物体升高的高度；

法：

公式W总=FS中，F代表施加在杠杆上的力，SW总=FS 代表该力移动的距离。

F应用练习：用如图所示的滑轮组把重为200N的

货物提到9m高的楼上，所用的拉力为80N，则

总功为 ；有用功为 ，额外功为 W总=FS 。

=80N×27m=21G

60J 点拨：绳端移动的距离为27m. W有=Gh

=200N×9m=18

00J. （六）拓展：若水平方向拉动物体，有用功如何计算? W额=

W总-

－W有

=2160J－1800过渡语：既然使用各种机械做功时，不可避免的要做额外功，J 而人们又希望比较有用功占总功的比例，因此引入了机械效=360J 率的概念。

1、

组织学生看书“机械效率”的概念及表达式。

W有=fS,其中f

代表物体与接点拨：（1）“机械效率”的含义：机械效率反映的是有用触面的摩擦力功跟总功的比值的高低，而不是有用功或总功的大小。并举，S代表物体例说明: 水平移动的距如：起重机的机械效率为40℅，抽水机的机械效率为60℅.

离。

也就是说1、起重机做功时有用功在总功中占有40%，另外

100%的60％是额外功．抽水机做功时有用功在总功中占有60%，

另外的40％是额外功. 有用功跟总功2、起重机的有用功占总功的比值小于抽水机的有用功占总的比值叫做机功的比值；但是起重机做的有用功不一定比抽水机做的有用械效率。

功

表达式为：

少，而起重机做的总功不一定比抽水机做的总功多。

W有用η100%

W总（2）机械效率总小于1且无单位。

由于使用各种

机械时，不可（3）求解机械效率的思路：先求有用功：W有=Gh或W有=fS

避免的要做额

外功，因此有W再求总功：W总=FS；最后求机械效率：

η有用100%用功占总功的W总

比一定小于1

；而功比功单例题：用一个动滑轮把500N的重物

提高1m，所位消掉，故无用的拉力是300N，在此过程中有用功为多少？总单位。

.

功为多少？动滑轮的机械效率为多少？

注：一个同学到黑板板演，其余同学在下面做。

拓展：机械效率的变形公式：

求解：W有=Gh=500N×1m=500J W总=FS=300N×2m=600J W有用η100%W总

= 500J/600J=83.3℅

展示课前准备的常见机械的机械效率值。

以小组为单位交流、讨论，得出结论：

器材：定滑轮、动滑轮各一个，弹簧测力计、钩码、细绳、刻度尺、铁架台。

需测的量：钩码的重G，钩码被提升的高度h,拉力F和绳端移动的距离S

G物hF动力S动力W有用W总W有用W有用W额外W总W额外W总

2、组织学生汇报、讨论、交流课前收集的常见机械的机械效率值，同时老师用课件展示。

离心式水泵60%－80%柴油机28%－37%起重机40%－50%汽油机22%－27%

（三）测滑轮组的机械效率

（四）提高机械效率的方法

学生检查器材是否齐全

小组同学交流合作，按照步骤进行实验，

电动机80%－90%．燃气轮机20%－30%．并将实验数据填入表格。

空气喷气发动机50%－60%

1804年特雷维辛克发明的蒸汽机车．

蒸汽机的效率通常只有6%－15%．

1、

提出问题：要测如图所示滑轮组的机械效率，需要哪些

器材？需要测哪些量？

2、组织学生检查器材是否齐全。

3、按照步骤进行实验：

分析原因：同（1）按照图示安装滑轮组，算出钩码的重力并记下钩码和一滑轮组，额弹簧测力计的位置。

外功一定，所（2）匀速竖直缓慢拉动弹簧测力计，使钩码缓慢上升，读提升的重力越出拉力F的值，并用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测大，有用功占力计移动的距离S. 总功的比越大（3）算出有用功W有，总功W总，机械效率，并填入表格。

，故机械效率（4）改变钩码的数量，再做两次上面的实验。

越高

实验表格：

次数

钩码提升有用拉力绳端总功机械不相同。因为的重的高功

F/N 移动W总/J

效率

有用功一定，额外功不同。

力度W有/J

距离并用实验验证G/N h/m S/m 。

1

2

3

改进结构，使

注：学生实验过程中，将实验步骤及实验表格用大屏幕展示出来供学生参考。

小结：根据实验数据小结同一滑轮组的机械效率并不是固定不变的，随所提升重力的增大而升高。

拓展:思考若用不同的滑轮组提升相同的重物，机械效率是否相同？且用实验验证。（用两定、两动的滑轮组提升与上面相同的重物）

过渡语：使用机械时，机械效率越高越好，那么如何提高机械效率呢？

组织学生从影响一个机械的机械效率高低的影响因素额外功的角度，提出提高机械效率的方法。

第三节 机械效率

一、有用功、额外功、总功

有用功：使用机械时，所做的对人们有用的功；

额外功：使用机械时，所做的对人们没有用但又不得不做的功；

总功：使用机械时，总共做的功

同一滑轮组的机械效率并不是固定不变的，随所提升重力的增大而升高。

不同的滑轮组提升相同的重物，机械效率是不同的。

二、机械效率：有用功跟总功的比值

板G物h

书F动力S动力

设

计

W有用

W有用W有用W额外

W总

WW额外

总

W总

三、滑轮组的机械效率

同一滑轮组的机械效率并不是固定不变的，随所提升重力的增大而升高。

不同的滑轮组提升相同的重物，机械效率是不同的

之更合理，更轻巧；并在使用中经常保养，使其处于良好的状态

作（2）汽车司机利用如图所示的装置，把汽车从泥坑里拖出来，在这个过程中，哪部分功是有业用功？哪部分功是总功？

布置

2、一台起重机将重3600N的货物提高4m。如果额外功是9600J，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？

3、起重机把质量为0.6t的重物提升了3m,而它的电动机所做的功是3.4×104J,起重机的效率是多少? 教学反思

1、本节课通过用动滑轮提升物体来分析有用功、额外功和总功，更能使学生真正认识机械效率的含义。

2、让学生经历组装实验装置、测量数据、得出结论的过程，既能激发他们的学习兴趣，又能增加实践体验。

3、让学生课前收集有关机械使用历史发展的资料，通过汇报、讨论、交流等多种形式，认识机械的使用对社会发展的作用，体现了“注意学科渗透，关心科技发展”的课程理念。

4、对测滑轮组机械效率的教学，除了按照课本设计的内容进行了实验，总结出了同一滑轮组的机械效率随所提升重力的增加而升高的结论，同时还补充了不同的机械提升同一物体的机械效率不同的问题更有利于学生知识体系的完整，对后续处理相关习题也很有好处。