五、機(jī)械效率（教學(xué)設(shè)計(jì)）

年級(jí)九年級(jí)學(xué)科物理課時(shí)數(shù)教師

課題五、機(jī)械效率（教學(xué)設(shè)計(jì)）

1.通過實(shí)驗(yàn)探究，知道有用功、額外功和總功的概念及它們之間的關(guān)系。

2.知道機(jī)械效率的概念，知道機(jī)械效率的計(jì)算公式，會(huì)計(jì)算簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械

效率。

教學(xué)

3,能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測(cè)量簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率，知道簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率與哪些

目標(biāo)

因素有關(guān)。

4.了解一些常用機(jī)械的機(jī)械效率；了解提高機(jī)械效率的意義和途徑；

5.了解斜面及其應(yīng)用。

前四節(jié)學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了功、功率及簡(jiǎn)單機(jī)械特點(diǎn)的定性定量描述，具備了

“功”的概念及計(jì)算能力。本節(jié)課在此基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)探究引出“有用功、

教材額外功、總功”和“機(jī)械效率”概念，并進(jìn)一步分析斜面、滑輪組等機(jī)械效

分析率的影響因素及提高方法。本書內(nèi)容是連接“功一能”與“機(jī)械能及其轉(zhuǎn)

化”的關(guān)鍵紐帶，也是高中階段首次用比值來描述機(jī)械做功性能的重要物理

量，對(duì)后續(xù)能量守恒和效率問題的學(xué)習(xí)具有承前啟后的作用。

1.指出有用功、額外功、總功；

教學(xué)重點(diǎn)2.機(jī)械效率及其計(jì)算；機(jī)械效率的影響因素；

3.斜面及其綜合應(yīng)用。

1.滑輪組、機(jī)械效率的綜合應(yīng)用

教學(xué)難點(diǎn)2.斜面、機(jī)械效率的綜合應(yīng)用；

3.機(jī)械效率與圖像問題綜合等。

教學(xué)過程

教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)

導(dǎo)入新課

思考做功

MSbl多少和能

量利用效

-8

“振華30”正在吊裝物體，吊裝中機(jī)械手能模仿人類手部的動(dòng)作用以率的關(guān)系

使用了非常復(fù)雜的滑輪組。抓取、搬運(yùn)物件或操作工具.

機(jī)械工作的過程中，是否做的功越多，能量利用的效率也越高呢？

學(xué)習(xí)新課一、有用功、額外功、總功

1,再探動(dòng)滑輪

【思考與討論】用動(dòng)滑輪把木料拉上三樓時(shí)，手拉繩所做的功與動(dòng)滑輪對(duì)木

料做的功相等嗎？

不相等。動(dòng)滑輪對(duì)木料做功：將鉤碼提升一定的高度。手拉繩所做功：①?將

鉤碼提升一定的高度；②克服摩擦力做功；③克服動(dòng)滑輪所受的重力做功。

所以手拉繩所做功除了包含動(dòng)滑輪對(duì)木料做功外，還包含了以上②、③。

【實(shí)驗(yàn)步驟】

1.如圖所示，用彈簧測(cè)力計(jì)沿豎直方向勻速拉繩的一端，使掛在動(dòng)滑輪下經(jīng)歷探究

面的鉤碼緩緩上升。測(cè)量組受到的拉力F、繩端移動(dòng)的距離s、鉤碼所受動(dòng)滑輪做

的重力G和鉤碼上升的高度h。功的過程

要克服動(dòng)滑輪所受的重力做功，這兩部分功雖然并非我們所需要的，但又不并知道三

得不做，我們將它叫作額外功，記為W額外。手拉繩所做的功叫作總功，記為者的關(guān)系

W總?？偣Φ仁从霉εc額外功之和，即

"總有用+%

【舉例】

一■■■■■■^目的沒用但不得不做

一4克服物體重做克服動(dòng)滑輪重做功60J

J功300J_J克月腳擦力做功15J」

工JJ

=(*300J).(%b=75J)

有用功、額外功、總功的定義

(1)有用功：對(duì)人們有用的功；在數(shù)值上等于直接用手對(duì)物體做的功。

(2)額外功：克服機(jī)械自重和摩擦力所做的無用功，但又不得不做°

(3)總功：動(dòng)力對(duì)機(jī)械所做的功

學(xué)習(xí)新課二、機(jī)械效率

實(shí)際情況下，使用任何機(jī)械都不可避免地要做一些額外功，有用功只是總功

的一部分，有用功在總功中所占比例越大，也就是機(jī)械工作的效率越高。

知道機(jī)械

1.機(jī)械效率

效率的概

(1)定義：有用功與總功的比叫作機(jī)械效率。

念和公式

T]=-X100?

(2)公式：，

(3)意義：表示機(jī)械做功時(shí)，有用功在總功中所占的比例，是機(jī)械性能的

重要指標(biāo)。

(4)使用機(jī)械時(shí)，由于額外功的存在，總有w書用郃總，因此q<100%

明確機(jī)械

機(jī)械效率一般用白分?jǐn)?shù)表不，沒有單位。

效率小于

(5)一些機(jī)械的機(jī)械效率

100%

癡h電

起重機(jī):40%?50%滑輪組：60%?80%柴油見：28%?40%

【思考與討論】計(jì)算“活動(dòng)再探動(dòng)滑輪”中不同情況下動(dòng)滑輪的機(jī)械效率。

你有什么發(fā)現(xiàn)？

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】其他條件相同時(shí)，鉤碼重力越大，機(jī)械效率越高。

(6)怎樣才能提高機(jī)械的效率

①減小機(jī)械自重；,今使用較輕滑輪

②減小機(jī)械摩擦；一?定時(shí)潤(rùn)滑知道如何

③增大有用功。冷適當(dāng)增大物重提高機(jī)械

效率

【例1】起重機(jī)把質(zhì)量為0.5t的重物勻速提升了3m,而它的電動(dòng)機(jī)所做功

3.4X10'J.起重機(jī)的機(jī)械效率是多少？g取10N/kg.

解:起重機(jī)勻速提升重物所用的力與物體所受的重力大〃而等：

F=G=mg=0.5x103kgx10N/kg=5x103N

起重機(jī)提升重物所做的有用功：

W^=Fh=5xlO3Nx3m=1.5x|(y?J

起重機(jī)的電機(jī)做的總功：l%=3.4x1(HJ

因此，血機(jī)的順效率：〃=J=；."魯I=044=44%

【討論與思考】有沒有機(jī)械效率為100%的機(jī)械？為什么？例題練習(xí),

1.機(jī)械效率高低只表示有用功占總功的比值大小，不能說明做有用功多少；掌握機(jī)械

2.機(jī)械效率是有用功跟總功的比值，只有大小，沒有單位；效率的計(jì)

3.由于額外功總是存在，有用功總是小于總功，所以機(jī)械效率總是小于1；算公式

4.機(jī)械效率是標(biāo)志機(jī)械做功性能好壞的物理量，機(jī)械效率越高，機(jī)械性能越

好；

5.機(jī)械效率高低與做功多少，功率大小，是否省力，提升高度無關(guān)。

學(xué)習(xí)新課三、斜面及其應(yīng)用（生活?物理?社會(huì)）

【問題情境】斜面在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。如圖（a）所示，在一些建筑

物的入口處設(shè)置了供輪椅等上下的斜坡，將輪椅沿著這種斜坡推上去比直接

拾上去要省力，這體現(xiàn)了社會(huì)對(duì)殘障人士的人文關(guān)懷。如圖（b）所示，高

山上的公路修得彎彎曲曲，宛如盤龍，也是利用了同樣的道理。

（a）斜坡（b）盤山公路

生活中常見的斜面

1.分析杠桿和斜面的總功、有用功、額外功

通過對(duì)比

杠桿做功，

知道斜面

的總功、有

用功、額外

功

2.實(shí)驗(yàn)：測(cè)量斜面的機(jī)械效率（拓展）

【實(shí)驗(yàn)步驟】

1,測(cè)量木塊的重力，記錄數(shù)據(jù)；

（拓展內(nèi)

2.把木塊用彈簧測(cè)力計(jì)沿斜面勻速向上拉；分別記錄拉力F、小車沿斜面

容，供學(xué)有

移動(dòng)的距離s、木塊上升的高度h。

余力的學(xué)

3.改變斜面的傾斜程度，重復(fù)步2。

生學(xué)習(xí)）

4.斜面傾斜程度不變，在斜面上分別鋪白布、毛巾。重復(fù)步2。

老師播放測(cè)定斜面的機(jī)械效率視頻。

機(jī)械效率與傾斜程度的關(guān)系

【實(shí)驗(yàn)表格】

斜面的斜面高沿斜面

木塊重斜面長(zhǎng)有用功總功機(jī)械效

傾斜程度拉力

G/Ns/mW仃/JW總/J率n分析機(jī)械

度h/mF/N

較緩效率與斜

較陡

面粗糙程

最陡度、傾斜程

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】斜面的粗糙程度一定，傾斜程度越大，機(jī)械效率越高。

度的關(guān)系

機(jī)械效率與斜面粗糙程度的關(guān)系

【實(shí)驗(yàn)表格】

小車重斜面高拉斜面有用總功

斜面材機(jī)械效率

力度力長(zhǎng)功

料n

G/Nh/mF/Ns/mW有/J/J

木板

棉布

毛巾

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】斜面的傾斜程度一定，斜面越光滑，機(jī)械效率越高。

1用一個(gè)動(dòng)滑輪勻速提升重200N的物體，所用拉力為125N,物體升高高度為3nl,

則此過程中的有用功為600J,總功為750J,動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為—

80%。

2.工地上，一個(gè)滑輪組經(jīng)改進(jìn)后機(jī)械效率提高了，用它把同一物體勻速提高相同

的高度，改進(jìn)后和改進(jìn)前相比較，下列說法正確的是（B）

A.總功變大B.總功變小C.有用功變大D.額外功不變

課

3.下列提高滑輪組機(jī)械效率的方法中，不可行的是（C）

堂

A.增加物體的質(zhì)量B.減小動(dòng)滑輪的重力

練

C.增大提升物體的高度D.減小滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦力

習(xí)

4.有一批花盆需要運(yùn)送到3樓辦公室，花盆總重200N,有三種方案（如圖所示）

可供選擇：

方案一：人直接提上去

方案二：用輕質(zhì)繩、5N的動(dòng)滑輪以及10N的鐵桶吊上去

方案三：用輕質(zhì)繩、5N的動(dòng)滑輪以及2N的右袋吊上

三種方法中有用功最少的是（D）

A.方案一B.方案二C.方案三D.三種方案都相同

5.兩臺(tái)機(jī)械所做的總功之比為2：1,它們的機(jī)械效率之比為3:4,則它們所做

的有用功之比為（D）

A.2：1B.3：4C.8：2D,3：2

6.如圖所示為甲、乙兩機(jī)械的參數(shù)。甲、乙相比，甲的（D）

A.總功較大B.有用功較大C.額外功較大D.機(jī)械效率較高

8.如圖所示甲、乙兩裝置所用滑輪質(zhì)量均相等，用它們分別將重為G、Q的兩物

體勻速提升相同的高度。所用豎直方向上的拉力分別為Fi和F2,拉力所做的功

分別為M和也，兩裝置的機(jī)械效率分別為『和n2（不計(jì)繩重和摩擦），則下列

選項(xiàng)正確的是（D）

A.若G>G2,則一定有n,<nB.若G<&,則一定有F.<

2F2

c.若件>F2,則一定有n,>n2D.若Fi<F2,則一定有n,<n2

五、機(jī)械效率

一、有用功、額外功、總功

1.再探動(dòng)滑輪：手拉繩做的功大于動(dòng)滑輪對(duì)鉤碼做的功

2.(1)有用功：對(duì)人們有用的功；在數(shù)值上等于直接用手對(duì)物體做的功。

(2)額外功：克服機(jī)械自重和摩擦力所做的無用功，但又不得不做。

(3)總功：動(dòng)力對(duì)機(jī)械所做的功

二、機(jī)械效率

1.概念：有用功與總功的比叫作機(jī)械效率

板

YJ=-22.X100%

書2.公式：'%

設(shè)

3.使用機(jī)械時(shí)，由于額外功的存在，總有N有用部總，因此n。00%°

計(jì)

4.怎樣提高動(dòng)滑輪的機(jī)械效率：

(1)減小動(dòng)滑輪自身的重力、減小摩擦；(2)增大物體的重力

三、斜面及其在機(jī)械效率中的應(yīng)用

1.分析斜面是一種省力的簡(jiǎn)單機(jī)械，斜面的有用功、額外功、總功；

2.實(shí)驗(yàn)：測(cè)量斜面的機(jī)械效率

五、機(jī)械效率

再探動(dòng)滑輪手拉繩做的功總大于動(dòng)滑輪對(duì)鉤碼做的功

有用功、額外功、總功

有用功、額外功、總功的概念

課

概念：物理學(xué)中，將有用功與總功的比叫作機(jī)闞率

堂通常用百分?jǐn)?shù)的形式表示

機(jī)械效率減d?滑輪的自身動(dòng)力、減小摩擦

怎然高動(dòng)滑輪的率

小