3.4简单机械 机械效率 学案

机械效率
适用学科
初中物理
适用年级
初中二年级
适用区域
人教版
课时时长（分钟）
60
知识点
1.有用功、额外功、总功概念的理解
2.怎样理解和应用机械效率
3.探究提高机械效率的方法
4.机械效率与功率的区别
学习目标
知识与技能
1．能结合实例认识有用功、额外功和总功；
2．理解机械效率的概念、会计算机械效率
过程与方法
通过实验体验、数据分析，加深对有用功、额外功、总功的理解，培养学生设计实验方案、分析实验数据、归纳实验结论的科学素养。
情感、态度与价值观
1.
在学习过程中培养发现问题、提出问题、解决问题的能力；
2.
培养探索自然现象和日常生活中的物理知识的兴趣；
3.
密切联系实际，提高科学技术应用于日常生活的科学态度
学习重点
理解机械效率概念、通过实验探究发现提高机械效率的方法
学习难点
设计实验方案、分析实验数据、归纳实验结论
学习过程
一、复习预习
1.
复习
（1）做功包含的两个必要因素？
（2）功的计算式是什么？
2.
预习
（1）有用功，额外功，总功。
（2）机械效率的概念。
（3）提高机械效率的方法。
二、知识讲解
考点/易错点1有用功、额外功、总功
有用功：定义：对人们有用的功。
公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总
斜面：W有用=Gh
2
.
额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功。
公式：W额=W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）
?斜面：W额=fL
3．
总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功
?公式：W总=W有用＋W额=FS=
W有用／η
?斜面：W总=
fL+Gh=FL
考点/易错点2机械效率
1.
定义：有用功跟总功的比值。即η
2.
物理意义：
机械效率是表示机械对总功利用率高低的物理量.若机械效率越大,表示该机械对总功的利用率越高,即机械做的有用功占它所做的总功的比例越大,或者说额外功占总功的比例越小,也说明该机械的性能越好.
3.公式：
?斜
面：
?定滑轮：
?动滑轮：
?滑轮组：
4.
有用功总小于总功（使用机械时,不可避免W额>0.所以由W总＝W有＋W额），所以机械效率总小于1。通常用百分数表示。
考点/易错点3
提高机械效率的方法
1.
提高机械效率的意义：减少能耗，降低生产成本。
2.
由η＝＝可知:
A.当W有一定时,减少W额,可提高效率.比如影响滑轮组效率的因素有:动滑轮和绳重；绳与轮之间的摩擦.所以,我们可以使用轻质材料做动滑轮或尽量减少动滑轮的个数；还可通过加润滑油来减少轴处的摩擦及使用较细的绳子等措施,以此来提高它的效率.
B.当W额一定时,增加W有,可适当提高机械效率.比如,对于同一滑轮组(额外功不变),增加所提物体的重,
就会越大,机械效率就会越高.
总之,提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。对于滑轮组而言,要提高效率,可增加有用功的同时尽量减小额外功.
考点/易错点4机械效率的测量
1.
原理：
2.
应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S。
3.
器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。
4.
步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。
5.
结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：
?A.
动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。
?B.
提升重物越重，做的有用功相对就多。
?C、摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。
绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。
三、例题精析
【例题1】
【题干】甲的机械效率高于乙的机械效率，那么（　　）
A．甲的功率比乙的功率大
B．甲做的有用功比乙做的有用功多
C．甲做的额外功比乙做的额外功少
D．甲做的有用功在总功中所占的比例比乙做的有用功在总功中所占的比例大
【答案】D．
【解析】功率和机械效率是两个完全不同的概念，他们之间没有任何关系，故A错误；
BCD、机械效率是指有用功在总功中所占的比例，机械效率大，说明有用功在总功中所占的比例大
不能从机械效率的大小看出有用功和额外功的大小关系，故BC错误，D正确．
【例题2】
【题干】
什么是机械效率？机械效率的大小可能大于1吗？为什么？
【答案】机械效率是提有用功占总功的百分比．由公式η＝因任何机械都会有摩擦力等消耗一部分额外功，故W有用＜W总，所以η＜1．
【解析】机械效率是指有用功占总功的百分比．只要有使用机械，机械本身就必然有摩擦等要消耗一部分功，也就是说额外功是不可避免的，故有用功总小于总功，机械效率不可能大于1．
【例题3】
【题干】要提高某机械效率，应该（　　）
A．减小外力所移动的距离
B．减小总功
C．减小额外功占总功的百分比
D．减小外力
【答案】C．
【解析】A、机械效率是有用功与总功的比值，与外力移动的距离无关．此选项错误；
B、机械效率是有用功与总功的比值，有用功不确定，减小总功，机械效率不一定提高．此选项错误；
C、减小额外功在总功中所占的百分比，也就是增大了有用功在总功中所占的百分比，可以提高机械效率．此选项正确；
D、机械效率是有用功与总功的比值，与外力大小无关．此选项错误．
四、课堂运用
【基础】
1.
机械效率公式：η=_____．机械效率总是小于___．提高机械效率的方法：①减小______，②改进机械，减小自重。
【巩固】
2.
某建筑工地的工人利用滑轮组把一车砖匀速拉到5m高的楼上，共做有用功1．5×104J：（1）这车砖重多少牛？（2）如果滑轮组的机械效率是60%，要用200N的力把车拉上去，绳子要拉下多少米？
【拔高】
3.
用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，把重物匀速提起，绳子的最大承受力为300N，滑轮组的机械效率为60%，这样一次提升的重物最多有多重？（??
?）
4.
一个工人用如图9所示的滑轮组提起重2000N的货物，所用的拉力是800N，绳子自由端被拉下4m，下列说法正确的是（
　
）
A．总功是3200J，机械效率是40%
?B．有用功是2000J，总功是3200J
?C．有用功是3200J，机械效率是62．5%
?
D．总功是3200J，机械效率是62．5%
5.
某同学在“测定滑轮组机械效率”的实验中，记录了如下实验数据：
（1）完成该实验所需的测量工具有哪些？
（2）计算该滑轮组提起钩码的绳子段数．
（3）求此时该滑轮组的机械效率．
五、课堂小结