二、机械效率优秀教学设计

机械效率

第1课时

机械效率定义及计算

【教学目标】

一、知识与技能

1.能结合实例了解什么是有用功、额外功和总功. 2.理解什么是机械效率. 3.会正确进行有用功、总功、机械效率的计算. 二、过程与方法

1.通过思考和讨论，知道Ｗ有用、Ｗ额外、Ｗ总的含义并清楚它们之间的关系. 2.通过观察、分析和讨论，理解额外功产生的原因，知道机械效率η＜１.三、情感、态度与价值观

培养学生自主学习、分析问题和归纳问题的能力，激发学生的求知欲. 【教学重点】

理解机械效率的概念，并能运用公式η＝Ｗ有用/Ｗ总×100％进行计算. 【教学难点】

知道机械效率η＜1，理解有用功、额外功、总功之间的联系和区别. 【教具准备】

沙子、塑料桶、方便袋、细绳、弹簧测力计、滑轮、刻度尺、多媒体课件等. 【教学课时】

1课时

【巩固复习】教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固. 【新课引入】

师

房屋装修时，要把一堆沙子运到楼上，你有哪些方法？请同学们思考讨论，将讨论结果记录下来，看哪一组同学想的办法最多？

学生发表各自的看法.

师

同学们说得很好，下面我们就以一个实验来探讨这个问题. 【进行新课】

有用功和额外功

1.

活动探究

教师选取动滑轮、塑料桶、方便袋（重力忽略不计）提起沙子进行实验（可让学生实验）：第一次用塑料桶盛装一定重力的沙子进行实验，如图甲；第二次用塑料袋盛装相同重力的沙子提起相同高度进行实验，如图乙.把记录结果填在设计的表格中.

实验教师巡视指导，对动手能力弱的同学给予适当的帮助，教师可参与一起实验，并提醒学生在拉动弹簧测力计时要注意匀速竖直向上缓慢拉动，并在拉动过程中读数.用刻度尺测量沙子上升的高度和手移动的距离（这个也可以不测量，动滑轮自由端移动距离是物体上升高度的2倍）. 2.有用功、额外功、总功

师

请同学们说出你们探究的结果，哪种情况下做功多些？

生：（齐声回答）当然用塑料桶装提起时做功多些. 师

为什么呢？

生：塑料桶重些，塑料袋轻些.教师引导学生分析，在提起沙子的过程中，对沙子做功的同时，还要做哪些功呢？

生：对塑料桶做功，对滑轮做功，对绳子做功，对滑轮轴间的摩擦力做功……

师

那我们真正需要的是对什么物体做的功？

生：当然是对沙子做的功. 师

对啦，对沙子做的功才是对我们有用的功，我们把这样的功叫做有用功.其他做的功是无用功，称为额外功，这部分无用的功，能不能不做呢？

生：当然不能！

师

为什么？

生：因为我们必须依赖塑料桶（或塑料袋）装沙，依赖动滑轮提起. 师

正确，额外功尽管对我们无用，但却又是不得不做的功，无法回避的功. 师

那实际我们在利用滑轮提起沙子时，所做的功包含有对沙子做的功，对动滑轮、塑料桶（或塑料袋）、绳子重力做功及轴间摩擦力做功，把这些功之和称为总功. 师

请同学们说说总功包括哪些功？

生：总功包括有用功和额外功. 师

很对，总功等于有用功和额外功的总和. 总结：有用功Ｗ有用：为了达到某一目的必须做的功.额外功Ｗ额外：为了达到某一目的的过程中，并非我们需要但又不得不做的功.总功Ｗ总：有用功与额外功的总和.Ｗ总＝Ｗ有用＋Ｗ额外

学生完成教材P86页中的表格. 机械效率

师

从上面实验和演示中可以看出，我们总是希望额外功在总功中所占的比例越少越好，即有用功占总功的比例越大越好，这样效率就越高.因此，物理学中，把有用功跟总功的比值叫做机械效率. （1）定义：有用功跟总功的比值叫机械效率. （2）公式表示：η＝（W有/W总）×100％. （3）任何机械的机械效率都是小于1的. （4）机械效率是个比值，没有单位. 学生完成教材P87页中“活动·计算机械效率”.

师

生共同讨论如何提高机械效率. 例题1

在如图所示的滑轮组中，用110N的力在5s内把重为200N的物体匀速提高2m，则（

）

A.对重物做的有用功约为200J B.滑轮组的机械效率约为80% C.拉力做的总功约为220J D.拉力的功率约为88W 解析：A.滑轮组的有用功为W有用=Gh=200N×2m=400J，则A选项错误；B.拉力F做的功为总功，滑轮组的机械效率为η=W有用／W总×100%=400J／440J×100%=91%，则B选项错误；C.从图可知，s=2h=2×2m=4m，∴W总=Fs=110N×4m=440J.则C选项错误；D.拉力的总功率P总=W总／t=440J／5s=88W，则D选项正确. 答案：D 例题2

关于机械效率的问题，下列说法中正确的是（）

A.做功越多，机械效率一定越高

B.单位时间内做功越多，机械效率一定越高

C.省力越多的机械，机械效率一定越高

D.额外功在总功中所占比例越小，机械效率一定越高

解析：A.做功多，有用功不一定多，有用功占总功的比例不一定高，所以机械效率不一定高，故A错误；B.有用功占总功的比例与单位时间内做功多少无关，故B错误；C.省力多的机械的机械效率往往偏低，故C错误；D.额外功在总功中所占比例越小，说明有用功在总功中所占的比例越大，机械效率就越高，故D正确。答案：D

例题3

（湖南长沙中考）甲乙两个滑轮组如图所示，其中每一个滑轮的重量都相同，用它们分别将重物G1、G2提高相同的高度，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（

）

A.若G1=G2，则拉力做的总功相同

B.若G1=G2，则甲的机械效率大于乙的机械效率

C.若G1＞G2，则拉力做的有用功相同

D.用甲、乙中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变

解析：A.甲滑轮组中有一个动滑轮，乙滑轮组中有两个动滑轮，所以若把物体提升相同的高度，乙滑轮组做的额外功多，若G1=G2，把物体提升相同的高度，则根据W=Gh可知甲乙所做的有用功相同，总功=有用功+额外功，故A错误.B.若G1=G2，甲乙所做的有用功相同，乙做的总功大于甲做的总功，根据η=W有用／W总，甲的机械效率大于乙的机械效率，故B正确；C.若G1＞G2，物体提升相同的高度，则根据W=Gh可知：甲所做的有用功大于乙所做的有用功，故C错误；D.用同一个滑轮组提起不同的重物，所做的额外功不变，有用功发生变化，有用功在总功中的比值发生变化，所以机械效率变化，所以D错误. 答案：B 【教师结束语】

大家这节课的收获确实不少，我们共同学习了有用功、额外功和总功，知道了它们在不同场合下所指的内容.理解了机械效率的含义，并能进行计算.请同学们在课后结合身边的实例相互交流和讨论如何提高机械效率.好，谢谢！

【课后作业】

完成练习册中本课时对应练习

在区分有用功、额外功和总功时，可以让学生进行思考和讨论，明白对沙子

所做的功是有用功，而其他的如动滑轮、绳子、人自身重力等做的功，是无用而又不得不做的功，叫额外功.实际过程中使用机械做的功为总功.接着，教师还可以让学生结合实际事例相互交流与分析，从而加深理解有用功、额外功和总功的概念.