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《11.3如何提高机械效率》教学设计
课题 11.3如何提高机械效率 单元 第十一章 学科 物理 年级 九年级
教材分析 《11.3如何提高机械效率》是粤沪版九年级上册第十一章第三节的内容。教学上，基于学生对功、有用功、额外功和总功的理解，借助实际机械案例剖析与实验探究，培养学生解决实际问题、动手操作和科学探究的能力。新课标要求此节紧密联系生活，展现其科学价值，培养学生科学思维、态度及社会责任感。教材编排遵循认知规律，由浅入深，有助于学生系统掌握知识，形成完整物理概念。课标要求：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。
学习目标 1.知道有用功、额外功和总功的含义及三者之间的关系；2.理解机械效率的公式、变形公式，并能运用计算简单的机械效率；3.通过实验探究，总结出影响滑轮组机械效率的影响因素；4.结合生活实例，探讨提高机械效率的方法。
重点 1.理解机械效率的概念，知道机械效率的计算公式。2.探究影响斜面机械效率的因素。
难点 1.理解有用功、额外功和总功的概念，会计算有用功、额外功和总功。2.分析实验数据，得出影响机械效率的因素。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 展示任务，并引导思考。小明想要把重500N的一袋粮食运上教学楼的三楼。使用了三种办法。 思考：哪种办法最好，哪种办法最不好？为什么 思考并相互交流看法。 通过直观的图片展示，引发学生兴趣，让其初步思考不同方法的特点，为后续深入学习机械效率的知识做铺垫。
讲授新课 什么是有用功与额外功1. 展示动滑轮提升钩码的实验装置或相关图示，详细讲解有用功、额外功、总功的定义及它们之间的关系。2. 给出具体的使用动滑轮提升重物的情境，提供相关数据，引导学生分析有用功，并指导计算。 如图所示,不计绳重及摩擦，小聪用桶、小明用口袋，各装重120N的沙子从一楼运上三楼，均需50s的时间。小聪做的有用功 J。小明做的额外功 J。两人中功率较大的是 。(选填其中一人)什么是机械效率1. 清晰地向学生介绍机械效率的定义和表达式。2. 引导学生回顾导入部分的三种运粮方法。3. 指导学生计算每种方法的有用功、额外功、总功和机械效率。4. 组织学生进行讨论和交流，帮助他们分析和比较不同方法的优劣。 测算滑轮组的机械效率1. 向学生阐述测量滑轮组机械效率的任务和要求。2. 引导学生思考测量原理，提供必要的提示和指导。3. 检查学生设计的实验器材、实验步骤和实验表格，给予反馈和建议。4. 进行教师演示实验，展示规范的操作和注意事项。5. 组织学生进行实验，巡视并及时纠正学生在实验中的错误操作。6. 引导学生对实验数据进行分析，总结实验结论。 1.. 认真观察实验装置或图示，倾听教师讲解，积极思考。2. 回答教师提问，参与讨论，加深对概念的理解。3. 仔细阅读给定情境和数据，判断有用功部分，并运用公式计算有用功。 1. 认真聆听教师对机械效率的讲解，理解相关概念。2. 对导入部分的三种方法进行思考和分析。3. 按照教师的指导，运用所学知识计算各种功和机械效率。4. 积极参与小组讨论，分享自己的计算结果和观点，共同得出结论。1. 小组讨论，设计测量滑轮组机械效率的方案，包括测量原理、实验器材、实验步骤和实验表格。2. 观看教师演示实验，认真观察操作要点和注意事项。3. 以小组为单位进行实验，记录实验数据。4. 对实验数据进行处理和分析，得出实验结论。 1. 借助具体实例，让抽象的物理概念更直观，帮助学生理解有用功、额外功、总功的定义及关系。2. 引导学生思考和讨论，培养逻辑思维和分析问题的能力。3. 通过实际例子强化概念的应用，提高学生运用知识解决问题的实践能力，为后续学习机械效率做好铺垫。1. 让学生明确机械效率的概念和计算方法，为后续的分析和应用打下基础。2. 通过对导入部分实例的深入分析，强化学生对有用功、额外功、总功的理解和计算能力。3. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，以及团队合作和交流的能力。4. 引导学生通过比较和分析，得出哪种方法更高效，增强他们对提高机械效率的认识和实际应用能力。1. 培养学生的设计实验能力和创新思维，提高学生解决问题的能力。2. 通过小组合作，增强学生的团队协作意识和交流能力。3. 教师演示实验为学生提供正确的操作示范，减少实验误差。4. 让学生亲自动手实验，加深对知识的理解和掌握，提高实践操作能力。5. 对实验数据的分析和总结，培养学生的归纳推理能力和科学思维。
课堂练习 1. 精心挑选与本节课重点知识相关、难度层次分明的课堂练习题。2. 清晰地向学生展示练习题的内容和要求。3. 观察学生解题的过程，及时发现学生的困惑和错误。4. 对学生的疑问进行解答和指导。 1. 认真阅读和理解练习题的内容和要求。2. 独立思考，运用本节课所学的知识和方法尝试解答练习题。3. 遇到困难时，主动向教师请教或与同学讨论。 1. 帮助学生巩固本节课所学的关于机械效率的知识，强化对重点和难点的理解和掌握。2. 及时反馈学生的学习情况，让教师了解学生对知识的掌握程度，以便调整教学策略。3. 通过练习，让学生发现自己的不足之处，激发学生进一步学习和改进的动力。
课堂小结 对自己本节课的学习情况进行评估 帮助学生加深对所学知识的理解和记忆，梳理并巩固所学内容，提高学习效果。
板书 什么是有用功与额外功1、有用功提升钩码是目的，有利用价值，对钩码做的功是对人们有用的功叫做有用功。2、额外功要提升钩码，必须将动滑轮和绳子也提升，同时还要克服摩擦做功。这些功是对人们无用但又不得不做的功叫做额外功。3、总功人做的功为总功 W总=Fs什么是机械效率1、机械效率：有用功跟总功的比值。2、表达式：三、测算滑轮组的机械效率1、测量的原理2、实验器材
课后作业 同步训练
教学反思 本节课通过多种方式教学，如实例、实验等，让学生理解了机械效率相关概念。优点是导入有效，概念讲解结合实例，实验培养了学生能力。不足是概念讲解速度快，实验时间安排欠妥，数据分析引导不足。今后将关注学情，优化设计。
（C）用毅力搬砖
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11.3如何提高机械效率
课标要求 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。
作业用时 建议用时:15 min,实际用时 min
答错题题序
知识点一 有用功、额外功、总功的概念及区分
1、从井中打水时，对水所做的功是___________功；从井中捞桶，对水所做的功是___________功；若两
次使用同一个桶且都装满了水，则两次所做的___________功相同。
2、利用如图所示的滑轮，在粗糙水平面上匀速拉动物体，下列叙述正确的是（ ）
A．重力做的功是有用功 B．拉力F1做的功是额外功
C．绳子自由端的拉力F做的功是总功 D．克服摩擦力做的功是额外功
知识点二：认识机械效率
3、 某机械在使用时机械效率为75%，这个机械使用时W有：W外=______，额外功占总功的______。
4、 有用功总是________总功，机械效率总是________1（两空均选填“大于”、“等于”或“小于”），机械效率
通常用百分数表示。机械效率是指________在总功中占的比例，与功率没有必然联系。
5、关于机械效率的问题，下列说法中正确的是（ ）
A．额外功在总功中所占比例越小，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．做功越多，机械效率一定越高 D．省力越多的机械，机械效率一定越高
知识点三：简单机械效率的计算
6、如左图所示，将一个重3N的物体匀速拉到斜面顶端，人沿斜面向上的拉力为2N，物体沿斜面移动的距离为0.8m，上升的高度为0.4m，则物体重力做功为______J，分析数据可知利用斜面______（能/不能）省功，斜面的机械效率是______。
如右图，斜面的长为高的4倍，物体恰能在斜面上匀速下滑，下滑一段距离的过程中，该物体重力做的
功和克服阻力做的功相等。若用平行于斜面向上的拉力F将物体匀速拉上斜面时，其的机械效率为（ ）
A．20% B．25% C．50% D．75%
如图所示，某工人利用滑轮组将一个质量为90kg的货箱在6s内匀速提升3m。此过程中，绳子自由端所受的拉力F为400N，求：（g=10N/kg）
（1）货箱的重力G是多少？（2）有用功W有是多少？ （3）机械效率η是多少？
知识点四：测量简单机械的机械效率
9、在“探究斜面的机械效率”实验中，小明猜想斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关，小聪猜想可能跟斜面的倾斜程度有关。如图是他们设计的实验装置，下表是其中一位同学在其他条件一定时的实验数据。
（1）表格中第三次实验的机械效率为 ________（结果保留一位小数），分析表中信息可知该实验是探究 ______（选填“小明”或“小聪”）的猜想，结论是：在其他条件一定时，斜面 _______，机械效率越高；
实验序号 斜面的倾斜程度 物块的重力G/N 斜面高h/m 沿斜面的拉力F/N 斜面长s/m 机械效率
1 较缓 10 0.2 5.5 1 36.4%
2 较陡 10 0.4 7.0 1 57.1%
3 最陡 10 0.6 8.5 1
另一位同学为探究自己的
猜想，设计了如下步骤。
①把一块长木板的一端垫高，构成一个斜面；
②用弹簧测力计沿斜面把一木块 ___________拉上去，进行相关测量，计算出斜面的机械效率；
③保持斜面的 ___________不变，改变斜面的 __________，再进行相关测量，并计算出斜面的机械效率；
④比较两次 ___________的大小，即可初步验证猜想是否正确。
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数量的钩码，分别做了甲、乙、丙三组实验，实验数据记录如下：
次数 钩码重/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 5 1 15 66.7%
2 4 5 1.7 15
3 6 5 15 83.3%
(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， 滑轮组做的有用功是_______J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，弹簧测力计的示数为___________N，滑轮组做的有用功是___________J。
(4)分析实验数据，实验小组得出实验结论：滑轮组的机械效率与___________有关
能力提升----感受中考
（2024·山东滨州·中考真题） 如图所示装置，工人用250N的拉力，在30s内将重为400N
的物体匀速提高了6m，在此过程中，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度是0.2m/s
B．拉力做的有用功为2400J
C．拉力做功的功率为100W
D．若用此滑轮提升重500N的物体，滑轮的机械效率为80%
（2024·黑龙江绥化·中考真题）如图甲，质量为40kg的货物静止在水平地面上，与地面的接触面积
是800cm2。如图乙。工人用250N的拉力F，将货物用滑轮组匀速提升到3m高的二楼，此过程中货
物上升的速度是0.2m/s。求：
货物静止在水平地面上时，对地面的压强；
（2）工人用滑轮组提升货物时做功的功率；
（3）滑轮组的机械效率；
（4）为提高该滑轮组的机械效率，请你提出一条合理建议。
参考答案
有用 额外 总
C
3:1 1/4
小于 小于 有用功
A
1.2 不能 75%
C
(1)G=mg=90kg×10N/kg=900N
(2)W有用=Gh=900N×3m=2700J
(3)s=nh=3×3m=9m
W总=Fs=400N×9m=3600J
η=W有用/W总×100%=2700J/3600J×100%=75%
（1）70.6% 小聪 越陡
（2）匀速 倾斜程度 粗糙程度 机械效率
（1）缓慢 （2）78.4% （3）2.4 0.3 0.36 （4）物重
C
（1）由于货物在水平地面上，则
F压=G=mg=40kg×10N/kg=400N
(2)v=nv物=2×0.2m/s=0.4m/s
P=Fv=250N×0.4m/s=100W
(3)η=W有用/W总×100%=Gh/Fs×100%=Gh/Fnh×100%=G/nF×100%=400N/(2×250N)×100%=80%
（4）可以增大货物的重力。
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第十一章 机械功与机械能
11.3 如何提高机械效率
01
教学目标
1.知道有用功、额外功和总功的含义及三者之间的关系；
2.理解机械效率的公式、变形公式，并能运用计算简单的机械效率；
3.通过实验探究，总结出影响滑轮组机械效率的影响因素；
4.结合生活实例，探讨提高机械效率的方法。
新课标要求
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。
02
新知导入
思考：哪种办法最好，哪种办法最不好？为什么
小明想要把重500N的一袋粮食运上教学楼的三楼。使用了三种办法。
大米重500 N
人体重500 N
动滑轮重5N
桶重 10N
口袋重 3 N
03
新知讲解
2、额外功
要提升钩码，必须将动滑轮和绳子也提升，同时还要克服摩擦做功。这些功是对人们无用但又不得不做的功叫做额外功。
1、有用功
提升钩码是目的，有利用价值，对钩码做的功是对人们有用的功叫做有用功。
3、总功
人做的功为总功 W总=Fs
以使用动滑轮提升钩码进行分析
总功：有用功与额外功之和。W总= W有用+ W额外 W总>W有用
一、什么是有用功与额外功
04
典例分析
如图所示,不计绳重及摩擦，小聪用桶、小明用口袋，各装重120N的沙子从一楼运上三楼，均需50s的时间。小聪做的有用功为 J。小明做的额外功 J。两人中功率较大的是 。(选填其中一人)
720
90
小聪
03
新知讲解
在使用机械工作时，有用功在总功中所占份额越多越好。它反映了机械的一种性能，物理学中表示为机械效率。
1、机械效率：有用功跟总功的比值。
2、表达式：
3、机械效率通常用百分数表示。总小于1。
二、什么是机械效率
η =
W有
W总
×100%
η读作“eta”
03
新知讲解
4、机械效率理解:
1)机械效率是表示机械对总功利用率高低的物理量,机械效率越高,表明机械对总功的利用率越高,该机械的性能越好。
2)机械效率是有用功与总功的比值,它无单位
3)使用任何机械时都要做额外功,所以W有都小于W总,所有机械的机械效率η小于1
4)机械效率表示有用功占总功的百分比,它与机械是否省力无关;与机.械是否省距离无关;与机械功率的大小无关;与机械做功的多少无关。
04
典例分析
小明想要把重500N的一袋粮食运上教学楼的三楼。使用了三种办法。
大米重500 N
人体重500 N
动滑轮重5N
桶重 10N
口袋重 3 N
思考：哪种办法最好，哪种办法最不好？为什么
03
典例分析
w有用=Gh=500N×6m=3000J
w额外=G人+桶h=510N×6m=3060J
w总=W有用+W额外=3000J+3060J=6060J
w有用=Gh=500N×6m=3000J
w额外=G动+桶h=15N×6m=90J
w总=W有用+W额外=3000J+90J=3090J
w有用=Gh=500N×6m=3000J
w额外=G动+袋h=8N×6m=48J
w总=W有用+W额外=3000J+48J=3048J
故，选用第三种方案最好，有用功占总功的比值最大，第一种最不好，有用功占总功的比值最少。
03
新知讲解
三、测算滑轮组的机械效率
03
新知讲解
1、测量的原理：
2、实验器材：
铁架台、钩码、刻度尺、滑轮、细绳、
弹簧测力计
03
新知讲解
3、实验步骤：
1)选择器材,组装一个如图所示的滑轮组提升重物G
2)分别测量钩码G、钩码被提升的高度h、拉力F、绳子自由端
移动的距离S,填入表格中,并计算出对应的功及效率
3)改变重物G,重复步骤②
03
新知讲解
03
新知讲解
5、实验结论:
4、注意事项：
1)测量过程中应 拉动弹簧测力计
2)多次实验是为了
匀速
使实验结论具有普遍性
影响滑轮组机械效率的因素
物重
动滑轮重
摩擦、绳重
动滑轮重一定，物重越大，机械效率越高。
物重一定时，动滑轮越重，机械效率越低。
轮与轴及轮与绳之间的摩擦力越小，绳重越小，
机械效率越高。
03
新知讲解
6、提高机械效率方法：
1）增大有用功在总功中占的比例，即增加物重可提高机械效率
2）减少额外功在总功中占的比例，即减小摩擦阻力或减小动滑轮的自重
由实验数据和公式 可得
3）改进机械结构,使其更合理、更轻巧
4）按照技术规程操作,定时保养,使机械始终处于良好的运转状
04
典例分析
如图所示为小华测量滑轮组机械效率的实验装置，每个钩码重2N（绳重、摩擦和弹簧测力计自重均不计）。
（1）实验时要 拉动弹簧测力计；
（2）弹簧测力计的示数如图中所示，若钩码上升的高度为10cm，该滑轮组的机械效率为___；
（3）若静止时读取弹簧测力计的示数，所测滑轮组的机械效率将_______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；
（4）小华改变钩码个数，测量了多组数据，她的目的是探究滑轮组的机械效率与 的关系。
物体重力
竖直匀速
83.3%
偏大
06
课堂小结
05
课堂练习
1、有用功概念：对人们 功，符号 ，单位 ；
额外功概念：对人们 但不得不做的功，符号 ，
单位 ；
总功概念： 对 做的功，符号 ，单位 。
有价值的
W有用
J
无利用价值的
W额外
J
动力
机械
W总
J
2、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“”“额外功”或者“总功”）
有用功
额外功
总功
05
课堂练习
3、如图所示，在500N的拉力F作用下，滑轮组将800N的重物提升了
lm，在此过程中：（ ）
A．做的有用功是500 J B．做的总功是800 J
C．滑轮组的机械效率是62.5％ D．滑轮组的机械效率是80％
D
05
课堂练习
4．下列说法中正确的是（ ）
A．机械效率越高的机械做功越快 B．机械效率越高，有用功越大
C．功率越大的机械做功越快 D．功率越大的机械做功越多
5．一个滑轮组经过改进后提高了机械效率，用它把同一个物体匀速提
升相同的高度时，改进后与改进前相比（ ）
A．有用功减少，总共增多 B．有用功不变，总功减少
C．功率变大，机械做功加快 D．机械效率提高，机械做功加快
C
B
05
课堂练习
6、某实验小组用如图甲的实验装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如表所示。
（1）实验中尽量 拉动弹簧测力计，是为了能正确测量拉力；
（2）第一次实验中测得滑轮组的机械效率为 （保留整数）；
（3）分析以上数据可知，使用同一个滑轮组提升重物时，被提升物体的
重力 ，滑轮组的机械效率越大。
实验 次数 钩码重G物/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η
1 0.5 0.1 0.3 0.3
2 1.0 0.1 0.5 0.3 67%
3 1.5 0.1 0.7 0.3 71%
4 2.0 0.1 0.9 0.3 74%
56%
匀速
越大
05
课堂练习
7.斜面长10m，高4m，将一个重为100N的物体G由斜面底端A匀速推到顶端B,已知克服斜面摩擦的用力f＝10N。
（1）求物体做的有用功；（2）推力F的总功；（3）斜面的机械效率。
（1）W有用=Gh=100N×4m=400J
（2）W额外=fs=10N×10m=100J
W总=W有用+W额外=400J+100J=500J
Thanks!
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine
