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【大单元整体教学】物理学科人教版八年级下册
第十二章 分课时设计
课题 机械效率
课型 新授课 √ 复习课 试卷讲评课 其他课
1.教学内容分析 机械效率是衡量机械性能的重要指标，也是学习其他效率，如热机效率的基础，具有十分重要的现实意义。本节由“有用功和额外功”和“机械效率”两部分构成，其中机械效率是本节重点。教学中要通过实例仔细分析有用功、额外功和总功，以便学生真正认识机械效率的含义。测量滑轮组的机械效率是本节的难点。教学中要组织学生经历测量的全过程，如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。可以让学生课后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“注意学科渗透，关心科技发展”的课程理念。
2.学习者分析 学生通过对第十一章《功和机械能》以及第十二章《简单机械》前两节内容的学习，已经知道机械功的概念和计算方法，也了解了功的原理以及滑轮的特点和应用，在此基础上他们虽然具备了一定的思维能力和分析能力，但思维还明显依赖于直观形象的材料，缺乏理性思维的能力，所以应该尽量为他们创设直接简单的问题情境，动手进行实验操作，启发他们找出解决问题的方法。
3.学习目标确定与教学重难点 （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；（3）能设计实验，测定某种简单机械的机械效率，通过探究实验，培养学生拟定简单的科学探究计划和实施实验方案的能力；本节教学的重点是机械效率的概念和有关计算。教学难点是测量滑轮组的机械效率。
4.评价量表 《机械效率》的评价量表任务列表任务要求（满分：20分）学生自评同学互评教师评价任务一：认识有用功、额外功、总功，会计算机械效率能正确计算有用功、额外功、总功，会计算机械效率（10分）任务二：测量机械效率能熟练测量滑轮组和斜面的机械效率（10分）
5.学习活动设计
教师活动 学生活动 设计意图/学习评价
任务一：引入新课
想想议议：使用简单机械，有的能省力，有的能省距离。使用机械可以省功吗？ 观察图片思考，作出合理的猜想。 以问题为导入，激发学生是学习热情。
任务二：有用功和额外功
演示实验：使用动滑轮是否省功？在如图甲所示，用弹簧测力计将钩码缓慢提升一定的高度，计算拉力做的功。在如图乙所示，利用动滑轮把同样的物体，提升相同的高度。结论：使用机械做的功和直接用手做的功相等。实际在使用动滑轮的时候，还得克服动滑轮的重力，以及绳子与滑轮之间的摩擦做功。所以，使用机械不能省功，还需要额外多做一部分功。为了达到目的，人们必须做的对人们有用的功，叫做有用功（）。在上面的实验中，克服钩码的重力所做的功就是有用功。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（）。有用功跟额外功的总和叫总功（），。提问：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？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？ 学生分别计算两次拉力做的功，第一次做的功：，第二次所做的功：如果忽略动滑轮重和滑轮与绳子间的摩擦：,学生思考回答：提水所做的功是有用功；提水桶所做的功是额外功。提水桶所做的功是有用功；提水所做的功是额外功。 让学生利用身边器材动手演示力的现象，对力有具体的感受，更能理解力的概念，再从生活中的事例分析跟容易归纳出力的概念。
任务三：机械效率
工作中，我们总是希望额外功越少越好；也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。在物理学中，用机械效率表示有用功在总功中所占的比例。计算公式：注意：对于实际机械，由于总是有额外功存在，。提出问题：1.机械效率有单位吗？2．为什么机械效率没有大于1的？3．用小数和百分数来表达机械效率，你认为那种表达更好？多媒体展示例题：（1）组织学生分析、讨论、计算；（2）展示学生解题过程；（3）总结、评价。一些机械的机械效率：起重机:40%～50%抽水机:60%～80%柴油机:28%～40% 经过讨论回答：机械效率没有单位， 总小于1，用百分数表示。意在练习机械效率公式的应用、使学生加深认识有用功、额外功和总功的概念。 锻炼分析实际问题的能力。通过交流与合作，培养学生团结合作精神。【评价标准】能正确计算有用功、额外功、总功，能熟练计算机械效率（10分）能正确计算有用功、额外功、总功，对复杂的机械效率计算易出错（8分）不能正确判断有用功、额外功、总功（6分）
任务四：测量滑轮组和斜面的机械效率
提出问题：滑轮组的机械效率总是一定的吗？机械效率与哪些因素有关？如何才能提高滑轮的机械效率？如何测量滑轮组的机械效率：1.实验原理：2.器材：刻度尺、钩码、弹簧测力计、铁架台、甲、乙两个滑轮组、长约2m的细绳。3.步骤：①用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格。②分别记下钩码和弹簧测力计的位置。③缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s，将这三个量填入表格。④算出有用功、总功、机械效率并填入表格。实验次数G/NH/m/JF /Ns /m/Jη123实验结论：影响滑轮组机械效率的因素：（1）物重：同一个滑轮组，提起的物体越重，机械效率越高。（2）动滑轮重：提起的物重一样，动滑轮越重，机械效率越低。（3）摩擦（轮与轴及轮与绳之间）、绳重。讨论：如何提高滑轮组的机械效率？尽可能增加被提升物体的重力；改进滑轮结构，减轻滑轮自重；对机械进行保养，保持良好的润滑，减小摩擦如何测量斜面的机械效率：（1）猜想：①斜面的机械效率可能和斜面的倾斜程度有关；②斜面的机械效率可能和斜面的粗糙程度有关。（2）实验器材：斜面、小木块、棉布、毛巾、弹簧测力计、刻度尺、铁架台。（3）实验步骤：①测量小木块的重量，记录数据；②把小木块用弹簧秤沿斜面匀速向上拉，分别记录拉力F、木块沿斜面移动的距离s、木块上升的高度h；③改变斜面的倾斜程度，重复步骤②；④改变斜面的粗糙程度，分别铺上棉布、毛巾，重复步骤②。（4）将实验数据填入表格中结论：斜面越陡，越不省力，机械效率越高。斜面的倾斜程度相同斜面越光滑，机械效率越高。 学生思考、讨论，提出各自的猜想。学生动手实验，讨论交流得出提高滑轮组的机械效率的方法。 理论联系实际，培养学生将科学知识应用于日常生活和社会实践的意识。【评价标准】能熟练测量滑轮组和斜面的机械效率，并能说出哪些因素会影响滑轮组的机械率（10分）能够测量滑轮组和斜面的机械效率（8分）不能熟练测量滑轮组和斜面的机械效率（6分）
6.板书设计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2．机械效率：（1）有用功与总功的比值叫作机械效率（2）常用百分数表示，3.提高滑轮组的机械效率：尽可能增加被提升物体的重力；改进滑轮结构，减轻滑轮自重；对机械进行保养，保持良好的润滑，减小摩擦
7.作业与拓展学习设计 1．升旗过程中，克服旗的重力做的功是 ，克服绳子的重力所做的功是 ，人所施加的拉力所做的功是 （均选填“有用功”、“额外功”或“总功”）。【答案】 有用功 额外功 总功【详解】[1][2][3]为完成工作目的而做的功叫有用功；不需要但又不得不做的功叫额外功；升旗过程中目的是把旗升高旗杆顶部，所以克服旗的重力做的功是有用功，克服绳子的重力做的功是额外功；人所施加的拉力所做的功包括有用功和额外功，是总功。2．甲从货架上拿起茶杯观赏，乙从桌面上端起盛茶水的茶杯喝茶，甲对茶杯做的是 功，乙对茶杯做的是 功。（两空均选填“有用”、“额外”和“总”）【答案】 有用 额外【详解】[1]甲的目的是观赏茶杯，故对茶杯做的功是有用功。[2]乙目的是端茶水，因此对茶水做的功是有用功，克服茶杯做的功是额外功。3．如图所示，在“测定滑轮组的机械效率”实验中，小明匀速向下拉动绳子，物体重G物=10N，拉力F=6N，不计绳重和摩擦，动滑轮的重G动= N，滑轮组的机械效率 %。 【答案】 2 83.3【详解】[1]由图可知，承担物重的绳子股数n=2，根据动滑轮的重力为[2]滑轮组的机械效率为4．如图所示，小杰利用滑轮组将重力为60N的物体提升了3m，所用的拉力是25N，则动滑轮的重力为 N，该滑轮组的机械效率为 %（不考虑绳重和摩擦）。【答案】 15 80%【详解】[1]不考虑绳重和摩擦，由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=3，则动滑轮的重力为G动=3F-G=3×25N-60N=15N[2]拉力所做的有用功W有=Gh=60N×3m=180J拉力所做的总功W总=Fs=F×nh=25N×3×3m=225J该滑轮组的机械效率为5．如图所示，工人师傅搬运货物时，在地面和卡车的车厢间倾斜放置一长木板搭成斜面，将地面上的货物沿斜面匀速拉上车厢用时15s。已知车厢高1.5m，木板长3m，货物质量为50kg，沿斜面所用的拉力为300N，g=10N/kg，则拉力发挥的功率为 W，物体受到的摩擦力大小为 N；斜面的机械效率为 。【答案】 60 50 【详解】[1]拉力做的功为拉力的功率为[2]拉力做的有用功为额外功为物体受到的摩擦力大小为[3]斜面的机械效率为6．如图所示，用40N的拉力将重为300N的物体匀速向左拉动0.2m，此时滑轮组的机械效率为75％，此过程中绳子自由端移动的距离为 m，物体与地面的摩擦力为 N；加速拉动物体，物体所受的摩擦力 （选填“变大”“变小”或“不变”） 【答案】 0.6 9 不变【详解】[1]如图，动滑轮由三段绳子承担，即n=3，所以此过程中绳子自由端移动的距离[2] 此过程中拉力做的功此过程中的有用功，即克服摩擦力所做的功物体与地面的摩擦力[3]滑动摩擦力的大小与物体对接触面的压力、接触面的粗糙程度有关，加速拉动物体，两个因素都不发生变化，所以物体所受的摩擦力不变。7．质量为m的木块在F的作用下，沿着长为L的粗糙斜面匀速运动到高为h的斜坡的顶端，则在此过程中（ ）A．支持力做的功为FL B．拉力做的功为FhC．克服重力做的功为mgh D．克服摩擦力做的功为FL【答案】C【详解】A．由题和图可知，木块在支持力的方向上通过的距离为零，所以支持力做的功为0J，故A不符合题意；B．拉力为F，移动距离为L，因此拉力做的功为W=FL故B不符合题意；C．克服重力做的功为W重=Gh=mgh故C符合题意；D．克服摩擦力做的功为额外功，即拉力所做的总功与克服重力所做的有用功之差，则W摩=W-W重=FL-mgh故D不符合题意。故选C。8．用一个动滑轮和一个定滑轮先后组成如图甲、乙所示的滑轮组，分别用它们将同一重物匀速提升相同的高度（忽略绳重和摩擦）。下列说法正确的是（ ）A．甲滑轮组提起物体的力大 B．甲滑轮组提起物体做的有用功多C．甲滑轮组提起物体做的总功少 D．甲滑轮组的机械效率高【答案】A【详解】根据题意可知，两滑轮组提升重物的重力相同，提升的高度相同；A．由图知，两个滑轮组承重绳子的根数分别为η甲=2，η乙=3，忽略绳重和摩擦，由可得，绳端的拉力分别为，所以F甲>F乙，故A正确；BC．由题知，动滑轮重相同，提升的物体重和高度均相同，忽略绳重和摩擦，根据W有用=Gh、W额=G动h可知，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则总功相同，故BC错误；D．因有用功相同、总功也相同，由可知，两滑轮组的机械效率相同，故D错误。故选A。9．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，小明用如图所示的同一滑轮组提升不同的钩码，分别做了甲、乙、丙3组实验，实验数据记录如表：次数钩码重G/N钩码上升的距离h/cm弹簧测力计的示数F/N弹簧测力计上升的距离s/cm机械效率η/%12511566.7%2451.71578.4%36515（1）实验操作中应该沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，同组的小华发现实验过程中边拉动边读数时，弹簧测力计示数不稳定，如果能在弹簧测力计静止时读数会更准确，小明认为如果这样，测量的结果将比真正的滑轮组机械效率要 （填“偏大”或“偏小”），其原因是忽略了摩擦力对滑轮组机械效率的影响；（2）第三次实验中的机械效率为 ；（3）如果在图甲的实验探究过程中，小明在不改变其他条件的情况下，把动滑轮换为个质量更大的滑轮，则所测得的机械效率将比原来 （选填“高”或“低”）。【答案】 偏大 83.3% 低【详解】（1）[1]按小华的方案测量的结果将比真正的滑轮组机械效率要偏大，原因是忽略了摩擦力对滑轮组机械效率的影响，即导致额外功减小。（2）[2]图中测力计分度值为0.2N，示数为2.4N。则机械效率（3）[3]小明在不改变其他条件的情况下，把动滑轮换为个质量更大的滑轮，则在有用功一定时，增大了额外功，所以所测得的机械效率将比原来低。10．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙3组实验次数钩码重/N动滑轮重/N钩码上升的距离/cm弹簧测力计的示数/N弹簧测力计上升的距离/cm机械效率120.8511566.7%240.851.715\360.85\1583.3%（1）在实验操作中应该使钩码 （选填“快速”或“缓慢”）上升；（2）进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为 （保留三位有效数字）；（3）进行第3次测量时，弹簧测力计示数为 N，滑轮组做的有用功是 J；（4）分析实验数据，实验小组得出的实验结论是：滑轮组的机械效率与 有关；（5）分析表中数据可知：，可能的原因是： ；（6）某次实验时将绳子自由端匀速拉动时弹簧测力计的读数记为F，钩码重记为G，动滑轮重记为G′，钩码提升高度记为h，不计绳子重及摩擦 。（用所给字母表示，一种即可） 【答案】 缓慢 78.4% 2.4 0.3 被提升物体的重力 拉动过程中需克服绳重和摩擦 或【详解】（1）[1]在实验过程中，应缓慢竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码缓慢上升，便于读数。（2）[2]根据表中实验数据可知，第2次测量时滑轮组的机械效率（3）[3]由图示测力计可知，其分度值为0.2N，弹簧测力计示数为2.4N。[4]第3次测量时，有用功（4）[5]从实验数据看，钩码上升的高度无规律的变化，所以机械效率不断增大不是由于被提升高度的变化而引起的；钩码重不断增大，机械效率不断提高。所以可以看出增大被提升物体的重力可以提高滑轮组的机械效率，滑轮组的机械效率与物重有关。（5）[6]由于滑轮与轮轴间存在摩擦、缠绕滑轮组的绳子有重力，拉动过程中需克服绳重和摩擦，因此：。（6）[7]有用功为W有=Gh，总功为W总=Fs，不计绳子重及摩擦，W额=G′h，总功还可以表示为W总=W有+W额=Gh+G′h=(G+G′）h①若当总功为W总=Fs，则②若当总功为W总=(G+G′）h，则11．如图是用滑轮组提升建筑材料A的示意图，在竖直向下的拉力F的作用下，使重900N的建筑材料A在5s的时间里，匀速竖直上升了1m。在这个过程中，拉力F为500N，滑轮组的机械效率为η。（1）拉力所做的功；（2）滑轮组的机械效率η；（3）拉力F的功率P。【答案】（1）1000J；（2）90%；（3）200W【详解】解：（1）由图知，承担重物绳子的段数n=2，拉力所做的功W总=Fs= F×2h=500N×2m=1000J（2）克服物体重力做的有用功W有=Gh=900N×1m=900J滑轮组的机械效率（3）拉力F的功率答：（1）拉力所做的功为1000J；（2）滑轮组的机械效率η为90%；（3）拉力F的功率P为200W。
8.教学反思与改进在教学过程中虽然设计了较多的学生分组实验和活动，大部分学生参与的热情很高，但是依然有少数同学不愿参与，全程不动手实验，和别的同学配合度也很低。那么这是今后教学要重点关注的问题。另外虽然大部分学生愿意参与活动，但有些小组的效率比较低，不能在规定时间完成任务。在今后的教学中，可以针对效率低的小组，教师可以相应的指导学生完成实验，得出结论。
作业设计
12.3机械效率课时作业（时间：30min）
【基础训练】
知识点1：有用功、额外功、总功
1．铁桶里装着沙子，小龙提着铁桶将沙子送到楼上，他对沙子所做的功叫 ，对铁桶做的功叫 。如果目的是送桶到楼上，则小龙对沙子做的功叫 。
【答案】 有用功 额外功 额外功
【详解】[1][2]小龙提着铁桶将沙子送到楼上，其目的是提沙子，则他对沙子做的功是有用功，在提沙子的过程中对铁桶做的功没有用，但又不得不做，为额外功。
[3]如果目的是送桶到楼上，则在提铁桶的过程中对沙子做的功没有用，为额外功。
知识点2：机械效率
2．下列关于功和功率的的说法中正确的是（ ）
A．力对物体做功越多，其功率越大
B．机械效率越高，做的功就越多
C．功率大的机械一定比功率小的机械用时少
D．功率越大的机械做功越快
【答案】D
【详解】A．功率是描述做功快慢的物理量，功率大说明单位时间内做功多；做功多但时间不确定时，功率大小无法确定，故A错误；
B．机械效率与有用功和总功都有关系，机械效率高，表示有用功在总功中占的比值大，机械做的功不一定多，故B错误；
C．功率是表示做功快慢的物理量，功率大说明单位时间内做功多，或者是说明做功快，功率大的机械不一定比功率小的机械用时少，故C错误，D正确。
故选D。
3．小铭用如图所示的滑轮组将重的物体匀速提高，动滑轮重为，不计绳重和摩擦，则小铭所用拉力 ；若物重增大，该滑轮组机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】 50 变大
【详解】[1] 由题图可知，动滑轮上的绳子股数为2，则绳子上的拉力为
[2] 不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为
动滑轮重不变时，物重增大，该滑轮组机械效率将变大。
【能力提升】
1．如图所示，工人沿斜面将重物从地面匀速拉上平台。已知平台的高2m，木板长5m，所用拉力F为400N，斜面的机械效率是80%，则重物受到的重力为 。
【答案】800N
【详解】拉力做的总功为
W总=Fs=400N×5m=2000J
有用功为
W有用=η×W总=80%×2000J=1600J
由W有用=Gh可得，重物受到的重力为
2．一物体重为10N，如图所示，小明用定滑轮将该物体在1s内匀速提高2m，所用拉力为20N，此过程中，小明做的有用功是 J，定滑轮的机械效率是 ，拉力的功率是 W。（取g＝10N/kg）
【答案】 20 50% 40
【详解】[1]小明做的有用功是
[2]如图为定滑轮，绳子通过的距离和物体通过的距离相等，即
拉力做的总功为
定滑轮的机械效率是
[3]拉力的功率是
3．如图所示，用大小为125N的拉力F，通过滑轮组将重为200N的物体匀速提升10cm，不计绳重与摩擦，则拉力做的功是 J。若增大物重，该滑轮组的机械效率会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】 37.5 变大
【详解】[1]图示滑轮组中，承重绳子为3根，物体提升10cm，绳子自由端移动的距离
s=3h=3×10cm=30cm=0.3m
拉力所做的功
W=Fs=125N×0.3m=37.5J
[2]增大物重，则所做的有用功增大，不计绳重及摩擦时，额外功不变，则机械效率增大。
4．如图甲所示，用滑轮组将重为90N的物体匀速提起，图乙是拉力F与绳子自由端移动距离s的关系图像，不计绳重和摩擦。则图乙中阴影部分的面积表示的物理量是 （填“总功”“有用功”或“额外功”），该滑轮组的机械效率为 。将物块提升更大的高度，滑轮组的机械效率将 （填“增大”“减小”或“不变”）
【答案】 总功 不变
【详解】[1]图乙中阴影部分的面积等于拉力F与绳子自由端移动距离s的乘积，所以它表示的物理量是总功。
[2]拉力做的总功为
由图知，由3段绳子吊着动滑轮，物体升高的高度为
拉力做的有用功为
该滑轮组的机械效率为
[3]不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为
可见，滑轮组的机械效率与提升物体的高度无关，所以，将物块提升更大的高度，滑轮组的机械效率将不变。
5．质量为60kg的工人站在水平地面上，利用如图滑轮组竖直向下拉动绳子自由端，将一质量为80kg的重物A以0.2m/s的速度匀速上升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%（g取10N/kg）。对此工作过程及装置以下说法错误的是（ ）
A．动滑轮重为200N B．拉力F的功率为100W
C．工人对绳的拉力做功1000J D．工人对地面的压力为100N
【答案】B
【详解】A．由图中滑轮组的结构知道，滑轮组承重绳子n=2，物体A的质量m=80kg，则A的重力
GA=mg=80kg×10N/kg=800N
不计绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率
解得G动=200N。故A正确，不符合题意；
C．工人对绳子的拉力为
则工人对绳的拉力做的功为
W=Fs=F×2h=500N×2×1m=1000J
故C正确，不符合题意；
B．已知物体A移动的速度vA=0.2m/s，则工人拉绳子的速度
v人=2vA=2×0.2m/s=0.4m/s
则拉力F的功率为
故B错误，符合题意；
D．工人对绳子的拉力和绳子对人的拉力是一对相互作用力，则绳子对人的拉力为
F人=F=500N
工人的质量m人=600kg，工人的重力为
G人=m人g=600kg×10N/kg=600N
则地面对人的支持力为
F支=G人-F人=600N-500N=100N
则人对地面的压力为
F压=F支=100N
故D正确，不符合题意。
故选B。
6．图甲中用力水平拉着重为G的物体在水平路面上匀速移动s的距离。图乙中用动滑轮拉着它也在同一路面上匀速移动s的距离，水平拉力为，使用动滑轮的过程中（ ）
A．总功为 B．有用功为
C．机械效率为 D．额外功为
【答案】D
【详解】A．使用动滑轮拉力端移动距离
s'=2s
拉力做的总功
W总=F2s'=F2×2s=2F2s
故A不符合题意；
B．使用动滑轮做的有用功，等于直接拉物体做的功，即
W有=F1s
故B错误；
C．机械效率
故C错误；
D．额外功
W额=W总 W有=2F2s F1s
故D正确。
故选D。
7．在跨学科实践课上，如图是一小组用3本大字典和滑轮组将一个人提了起来，字典匀速直线下降12m，使人匀速升高0.6m，字典对绳B的拉力为，绳A对人的拉力为。此过程（ ）
A．有用功为
B．滑轮组的机械效率为
C．做的功大于做的功
D．动滑轮上承担力的绳子的股数
【答案】B
【详解】ABC．对人做的有用功为
字典做的总功为
滑轮组的机械效率为
有用功小于总功，则做的功小于做的功，故AC不符合题意，B符合题意；
D．不考虑动滑轮重、绳子重及摩擦力，动滑轮上承担力的绳子的股数为
实际考虑动滑轮重、绳子重及摩擦力等因素，需要绳子的段数还要增加，故D不符合题意。
故选B。
8．某建筑工地用如图-1所示的装置提升重物A，电动机拉动绳子的功率保持不变，电动机对绳子的拉力F与绳子自由端的移动速度v的关系如图-2所示。当重物A以0.1m/s的速度匀速上升时，滑轮组的机械效率为80%。不计绳重与摩擦，g取10N/kg。下列分析与计算正确的是（ ）
A．重物A的质量为60kg
B．电动机对绳子的拉力为600N
C．匀速提升108kg的重物B时，重物B在30s上升的高度为1.5m
D．若电动机拉动绳子的功率减小，滑轮组的机械效率降低
【答案】C
【详解】AB．由图-1可知，承担物重的绳子段数n为3；由题意可知，重物的速度是0.1m/s，则绳子自由端的移动速度为0.3m/s，由图-2可知，此时拉力为200N。滑轮组的机械效率为80%，由可知，重物A的重力
则重物A的质量
故AB错误；
C．提升重物A时，计算得出动滑轮的重力
重物B的重力
当提升重物B时，拉力
由图-2可知，此时绳子自由端的移动速度为0.15m/s，则重物B上升的速度
所以，重物B在30s上升的高度
故C正确；
D．功率是指物体在单位时间内所做的功的多少，机械效率是机械的有用功与总功的百分比；机械效率与重物的重力、动滑轮的重力和绳子间的摩擦力有关，与做功的快慢（功率）无关，故D错误。
故选C。
9．如图所示是小明测量斜面的机械效率的实验装置，及实验数据记录表：
斜面的倾斜程度 物块重（N） 斜面高（m） 沿斜面拉力（N） 斜面长（m） 机械效率
较缓 10 0.1 5.0 1 20%
较陡 10 0.3 6.7 1 45%
最陡 10 0.5 8.4 1 60%
（1）沿斜面拉动木块时，应保持测力计的弹簧轴线与斜面 ；并且使木块做 运动；
（2）比较表中“物块重”和“ ”两栏对应的数据，可知斜面是一种 （选填“省力”或“力”）的简单机械；
（3）本实验数据还可以分析出斜面的倾斜程度对斜面机械效率的影响，结论是：斜面的倾斜程度越大， 。
【答案】 平行 匀速直线 沿斜面拉力 省力 斜面的机械效率越大
【详解】（1）[1]弹簧测力计在使用时力的方向应与轴线方向一致，因此沿斜面拉动木块时，应保持测力计的弹簧轴线与斜面平行。
[2]沿斜面拉动木块时，为使测力计的示数稳定，应尽量使木块做匀速直线运动。
（2）[3][4]要比较使用斜面是省力还是费力，需要比较沿斜面所用的拉力和重力的关系，使用需比较表中“物块重”和“沿斜面的拉力”两栏对应的数据；由实验数据可知，在同一次实验中，拉力总是小于重力，由此可知斜面是一种省力的简单机械。
（3）[5]由表中实验数据可知，实验控制了斜面长度不变而高度不断变化，这样斜面的倾斜程度不断变化，实验研究的是斜面成像程度对斜面机械效率的影响，由表中实验数据可知：同一斜面，在物体重力与斜面长度不变时，斜面倾斜程度越大，斜面机械效率越高。
10．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，某小组用如图所示的同一滑轮组提升不同个数钩码，分别做了如图所示的三组实验，实验数据记录如下：
次数 钩码重/N 动滑轮重/N 钩码上升的距离/cm 弹簧测力计的示数/N 弹簧测力计上升的距离/cm 机械效率
1 2 0.8 5 1 15 66.7%
2 4 0.8 5 1.7 15 ②
3 6 0.8 5 ① 15 83.3%
（1）在实验中，测绳端拉力F时，应尽量 向上匀速拉动弹簧测力计，且在拉动过程中读数；
（2）第3次实验时弹簧测力计的示数如图所示，表格中编号①的数值是 ，②的数值是 （精确至千分位）；
（3）多次改变提升的物重测量滑轮组的机械效率的目的是 ；
A．减小摩擦
B．多次测量取平均值减小误差
C．获得多组数据归纳出物理规律
（4）汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义，请你指出以下三种提高效率的方法中， 中的方法是与本实验同理的。
A．鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员
B．汽车制造厂用新材料减轻汽车重量
C．经常给汽车做保养，保持良好的润滑
【答案】 竖直 2.4 78.4% C A
【详解】（1）[1]实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使物体升高，此时系统处于平衡状态，测力计示数考等于拉力大小。
（2）[2]图中测力计的分度值为0.1N，示数2.4N，即表格中①处的数值是2.4。
[3]第二次实验中，机械效率为
（3）[4]进行多次实验，测出多组实验数据，有的是为了减小实验误差，有的是找出普遍规律。而本实验中多次改变提升的物重测量滑轮组的机械效率，目的是为了获得多组数据归纳出物理规律。故C符合题意，AB不符合题意。
故选C。
（4）[5]由表中数据可知，同一滑轮将不同的重物提升相同的高度，提升物体越重，机械效率越高；即对同一滑轮，额外功一定，增加提升物体的重力，增大有用功，可提高机械效率。
A．鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员，是在额外功相同时，人越多，有用功越多，机械效率越高，故A符合题意；
B．汽车制造厂用新材料减轻汽车重量，是通过减小额外功来增加机械效率的，故B不符合题意；
C．经常给汽车做保养，保持良好的润滑。提高滑轮组机械效率的方法是通过减小摩擦来增加机械效率的，故C不符合题意。
故选A。
11．如图所示，质量为65kg的工人站在地面上用滑轮组提起重为600N的物体，在物体匀速上升1m的过程中，拉力做功800J。滑轮组中的绳均沿竖直方向，绳重和摩擦均可忽略不计，且绳足够结实，取，求：
（1）滑轮组的机械效率；
（2）地面对工人的支持力大小；
（3）工人站在地面上用这个滑轮组匀速提升不同质量物体的过程中，此滑轮组的最大机械效率。
【答案】（1）75%；（2）250N；（3）84.6%
【详解】
解：（1）工人做的有用功
所以滑轮组的机械效率
（2）人的重力
物体上升的过程中，绳端移动的距离
绳端拉力
人受到的拉力与绳端受到的拉力F为相互作用力大小相等，即
由于人在地面上静止，所以支持力
（3）人站在地面上对绳的最大拉力
因为忽略绳重和摩擦，人对动滑轮做的功
动滑轮重力
由可知，所以提升物体的最大重力
所以此滑轮组的最大机械效率
答：（1）滑轮组的机械效率为75%；
（2）地面对工人的支持力大小为250N；；
（3）工人站在地面上用这个滑轮组匀速提升不同质量物体的过程中，此滑轮组的最大机械效率为84.6%。
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八年级物理大单元整体设计
第十二章《简单机械》
一、单元内容分析
本章是初中物理力学部分的最后一章，涉及前面所学的力和功的知识，具有一定的综合性。一方面，要从力的角度认识简单机械；另一方面，还要从功的角度认识简单机械。本章章首图和章首语介绍了各种各样的机械以及在人类活动中的用途。教材安排从最简单的机械入手，了解它们是如何为人类服务的。
本章涉及的概念有简单机械中的杠杆、滑轮（定滑轮、动滑轮、滑轮组）和机械效率（包括总功、有用功、额外功），涉及的物理规律有杠杆的平衡条件。本章各个章节都是通过介绍生活中实际应用来引出各节主题，熟悉和理解各个知识点后，再应用的到实践中，体现物理来源于实际、服务于实际的理念。教材还安排较多实验，通过实验，探究并了解杠杆的平衡条件、研究定滑轮和动滑轮的特点、知道测量简单机械的效率并学会如何提高机械效率。让学生深刻体会到物理是一门以实验为基础的学科。
二、本章课标要求
本章一部分内容属于课程标准中课程内容的第二个一级主题“运动和相互作用”，是该主题下的二级主题“机械运动和力”中的部分内容。内容标准要求如下：
2.2.6 知道简单机械。探究并了解杠杆的平衡条件。
本章另一部分内容属于课程标准中课程内容的第三个一级主题“能量”，是该主题下的二级主题“机械能”中的部分内容。内容标准要求如下：
3.2.3知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。
例3 测量某种简单机械的机械效率。
3.2.4 能说出人类使用的一些机械。了解机械的使用对社会发展的作用。
三、本章核心素养
物理观念：杠杆的五要素、力臂的作图、杠杆的平衡条件、生活中的杠杆、定滑轮和动滑轮、滑轮组、斜面和轮轴、有用功、额外功、总功、机械效率
物理思维：通过联系日常生产生活中使用的杠杆了解杠杆的五要素以及对杠杆平衡条件的猜想。通过科学探究，得出杠杆的平衡条件、动滑轮和定滑轮的特点，培养学生科学实验素养，锻炼科学思维。通过测量滑轮组和斜面的机械效率，得出提高机械效率的方法。
科学探究：探究杠杆的平衡条件，探究定滑轮和动滑轮的特点，测量滑轮组和斜面的机械效率。
科学态度与责任：通过探究实验，锻炼提升学生进行科学探究能力，养成实事求是的科学态度；通过联系生产生活实际，认识物理内在规律，并能运用到实践中，培养学生的实践能力，更能激发学生的学习兴趣，成为学生探索自然的内在动力。通过学习简单机械，介绍我国关于机械方面的成就，增强学生民族认同感和自信心。
四、本章教学目标
（一）内容目标：
1.知道杠杆和杠杆的五要素；
2.知道画杠杆的力臂；
3.知道杠杆的平衡条件；
4.知道杠杆的分类；
5.知道定滑轮和动滑轮的特点；
6.知道滑轮组的特点；
7.能正确计算有用功、额外功和总功；
8.知道计算简单机械的机械效率；
9.会测量滑轮组和斜面的机械效率，知道如何提高机械效率。
（二）学业目标：
1.能运用简单机械的一些规律分析简单问题，并获得结论；能在解释自然现象和解决实际问题时引用证据，具有使用科学证据的意识。
2.能基于观察和实验，提出与简单机械现象有关的科学探究问题，并作出有依据的猜想与假设；在关于杠杆、滑轮等科学探究中，能制订初步的实验方案；能正确使用相关器材获取实验数据；能通过对数据的比较与分析，发现数据的特点，进行初步的因果判断，得出实验结论;能表述实验过程和结果，撰写实验报告。
五、教学重点
1.力臂的概念和画法、杠杆平衡条件、杠杆种类及特点；
2.定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点和工作原理；
3.机械效率的概念和有关计算。
六、教学难点
1.理解力臂的概念、探究杠杆的平衡条件的实验设计和数据处理；
2.判断滑轮组的省力情况，会根据实际要求组装简单的滑轮组；
3.测量滑轮组的机械效率。
七、学情分析和建议
八年级的学生已经学习了一部分力学的知识，基本掌握了一些科学的研究方法，并具备了一定的物理思维能力，可以透过表象发现更为深刻而本质的内容，学生也不再满足于教师的单纯的说教，而是希望教师能够创设便于观察的物理学习环境，给予他们能够发表自己见解以及表现自己才华的机会，也希望老师能够满足他们动手实践的欲望，施展他们的创造才能，渴望培养探究能力、实践能力和创新意识。
在讲解新课时，充分应用多媒体的优势，并且也运用实物进行直观教学。让学生了解简单机械的基本特征，然后学生由浅入深、循序渐进就能够理解简单机械的工作特点和机械效率。
八、本章活动主题
联系生活中简单机械的使用场景，自制一些简单机械的模型。展示交流设计理念、使用场景、工作过程等。例如用废旧瓦楞纸制作挖掘机的模型、利用轮轴和滑轮制作升降机等。
九、整体教学课时安排
单元主题 任务 问题 活动
简单机械 任务一：杠杆（1课时） 问题1：什么时杠杆？怎么画杠杆的力臂？ 活动一：我们在使用工具时，讨论它们的共同特点。活动二：练习力臂的作图，归纳力臂的画法。
问题2：满足什么条件杠杆才能平衡？ 活动一：探究杠杆的平衡条件。
问题3：生活中的杠杆又哪些分类？ 活动一：体验不同的的杠杆，感受动力的大小。
任务二：滑轮（1课时） 问题1：定滑轮和动滑轮的特点？ 活动一：设计使用定滑轮和动滑轮。活动二：探究定滑轮和动滑轮的特点。
问题2：滑轮组的特点？ 活动一：组装滑轮组，并探究滑轮组的特点。
任务三：机械效率（1课时） 问题1：有用功、额外功和总功怎么计算？ 活动一：计算使用动滑轮时，是否省功。活动二：给予实际生活场景，判断有用功和额外功。
问题2：机械效率如何计算？ 活动一：练习机械效率公式的应用
问题3：如何提高滑轮组的机械效率？ 活动一：测量滑轮组的机械效率，得出提高滑轮组机械效率的方法
十、学习评价量化表
评价指标 评价等级即分值 得分
一级指标 二级指标 优秀 良好 合格 自评 他评 师评
活动态度（20％） 学习兴趣 对本课有浓厚的学习兴趣 对本课有较高的学习兴趣 对本课的学习兴趣一般
学习态度 学习态度认真负责，努力完成预定任务 认真参与，在同学的协助下努力实现预定任务 认真参与，在同学的协助下努力未能全部实现预定任务
合作交流（20％） 与人合作 主动和同学配合，分工合作，乐于帮助同学 能和同学配合，做好自己分内的事 有需要时才和同学合作，喜欢个人学习
与人沟通 态度谦虚，认真倾听同学意见，能合作解决问题 会倾听同学意见，基本能和同学合作解决问题 不太喜欢发言和倾听同学意见，不喜欢和同学合作解决问题
探究实验（30％） 动手操作 能熟练操作实验器材，并在规定时间内完成实验任务 操作器材叫熟练，能够完成实验任务，但有缺陷 不能熟练操作实验器材，不能完成实验任务，或效率太低
分析归纳 根据实验现象和数据能够快速地分析归纳得出结论，并能和同学交流反思 能根据实验现象和数据得出实验结论，不能和同学交流反思 能记录现象和数据，不能得出对应的结论，或不能得出完整的结论
学习成果（30％） 获取知识 能够完成本节课的学习目标，能完全理解本节课重难点 基本能完成本节课的学习目标，能在老师或同学的协助下理解本节课重难点 基本能完成本节课的学习目标，不能完全理解本节课重难点
熟练运用 能够独立、快速完成课堂或课后练习，能运用所学内容解释一些实际问题 能够在老师或同学的帮助下完成课堂或课后练习，能解决一些实际问题 不能完成全部的课堂或课后练习，在解决实际问题时存在较大困难
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