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如何提高机械效率教学设计
课题 如何提高机械效率 单元 11.3 学科 物理 年级 九年级
学习目标 知识与技能知道有用功、额外功和总功的含义，以及它们之间的关系。过程与方法理解机械效率，会用机械效率的公式进行简单的计算，会测算滑轮组的机械效率。知道机械效率总小于1，知道提高机械效率的方法和意义。情感态度价值观会利用本节知识提高机械的机械效率，应用于生活
重点 有用功、额外功、总功及机械效率是本节课教学的重点。
难点 同一机械的效率是可变的，是本节课教学的难点。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
温故知新导入新课 1、什么是功？功的两要素是什么？2、功的原理是什么？ ( http: / / www.21cnjy.com ) 作用在物体上的力，使物体在力的方向上通过一段距离，就说这个力对物体做了功。 做功的两要素：作用在物体上的力，力的方向通过一段距离使用任何机械都不省功 展示图片，启发学生深入思考
讲授新课 一、有用功与额外功1、有用功： 像滑轮组和挖掘机提升重物做的功，是我们需要的，有价值的功，叫做有用功，记作W有用。2、额外功： ( http: / / www.21cnjy.com )既无利用价值又不得不做的功，叫做额外功，记作W额外。3、总功 总功等于有用功和额外功之和。 即W总=W有用+W额外注：由于存在额外功，即W额外>0,所以总功必定大于有用功，即 W总>W有分析下列事例中的有用功、额外功、总功。 ( http: / / www.21cnjy.com )分析机械做功时的有用功、额外功、总功。 ( http: / / www.21cnjy.com )二、机械效率1、定义使用机械做功时，有用功在总功中占得比例越 ( http: / / www.21cnjy.com )大越好，有用功在总功中占得比例越大，说明机械工作的效率高，我们把有用功W有与总功W总的比值叫作机械效率。2、表达式 ( http: / / www.21cnjy.com )3、理解：a:η常用百分数表示； b: η小于100%； c: η没有单位。 功率与机械效率的区别1 、功率是指物体在单位时间内所做的功，即功率是表示做功快慢的物理量。2、 有用功在总功中所占的比例叫机械效率 3 、功率和机械效率是描述机械的两种不同性能，两者间没有必然联系。测量滑轮组的机械效率如图进行组装滑轮组，并用它提升重物，依次记录物重、轮重、拉力、拉力通过距离、重物升高高度，并计算机械效率 ( http: / / www.21cnjy.com )机械效率的影响因素提高滑轮组机械效率的途径 ( http: / / www.21cnjy.com )抽水机：60%－80%起重机：40%－50% 滑轮组：50%－70%提高机械的机械效率主要办法是：1、改进机械结构，使其更合理、更轻巧2、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态。 有用功是对所要提起重物做的功、额外功是多余做的功1、同一滑轮组，机械效率的高低与提起的物重有关；2、当提起的重物相同时，不同滑轮组的机械效率与滑轮重有关．1、同一滑轮组，增加所挂重物2、不同的滑轮组，尽量用简单滑轮 通过新课引导，介绍相关物理量，方便学生深入理解学会判断有用功、额外功和总功通过实验现象分析归纳，得出实验结论
课堂小结 一、功的分类 有用功、额外功、总 功二、机械效率：有用功跟总功的比值.三、测量滑轮组的机械效率
板书 11.如何提高机械效率一、有用功、额外功、总功二、机械效率1.表达式2.理解3.与功率的区别三、测量机械效率
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沪粤版 九年级上册第十一章第3节
如何提高机械效率
教学目标
温故知新
1、什么是功？功的两要素是什么？
作用在物体上的力，使物体在力的方向上通过一段距离，就说这个力对物体做了功。
做功的两要素：作用在物体上的力，力的方向通过一段距离
2、功的原理是什么？
使用任何机械都不省功
教学目标
导入新课
想一想：两种机械做功情况中，哪些功是我们需要的有用功？哪些功是不需要做的额外功？
滑轮组提起重物
G
F
1、有用功：克服重物重力做功
即：W有=Gh
2、额外功：克服动滑轮和绳子重力做功，还有克服摩擦做的功。
教学目标
导入新课
挖掘机提起重物
1、有用功：克服重物重力做功，即：W有=Gh
2、额外功：克服抓斗和机臂重力做功，还有克服摩擦做的功。
教学目标
新课讲解
一、有用功与额外功
1、有用功：
像滑轮组和挖掘机提升重物做的功，是我们需要的，有价值的功，叫做有用功，记作W有用。
教学目标
新课讲解
2、额外功：
当我们使用机械做功时，就必须要克服机械自身部件的重力和摩擦力等一定量的外力，这部分对人们既无利用价值又不得不做的功，叫做额外功，记作W额外。
教学目标
新课讲解
3、总功
总功等于有用功和额外功之和。
即W总=W有用+W额外
注：由于存在额外功，即W额外>0,所以总功必定大于有用功，即
W总>W有
教学目标
新课讲解
事例 目的 有用功 额外功 总功
1、用桶从井中提水
2、水桶掉进井里 要把桶捞起来
3、用书包把书背上楼
分析下列事例中的有用功、额外功、总功。不考虑绳重和摩擦。
提水
捞桶
背书
G水h
G桶h
G书h
G桶h
G水h
(G包+G人)h
= W总
+
= W总
+
= W总
+
教学目标
新课讲解
分析机械做功时的有用功、额外功、总功。
机械
功
F
钩码
沙
F
木箱
F
木块
目的
W有用
W总
W额外
提钩码
提沙
提木箱
拉木块
G码h
G沙h
G箱h
f S木
Fs
Fs
FL
Fs
的原因
克服杠杆
重和摩擦
克服动滑轮重、桶重和摩擦
克服摩擦
fL
克服绳子和轴间摩擦
教学目标
巩固提升
二、机械效率
1、定义
使用机械做功时，有用功在总功中占得比例越大越好，有用功在总功中占得比例越大，说明机械工作的效率高，我们把有用功W有与总功W总的比值叫作机械效率。
教学目标
新课讲解
2、表达式
机械效率＝
有用功
总功
3、理解：a:η常用百分数表示且没有单位。
b: η小于100%；因为使用机械总有额外功
c: 机械的效率低不代表做功少，而是有用功占比小。
功率与机械效率的区别
1 、功率是指物体在单位时间内所做的功，即功率是表示做功快慢的物理量。
2、 有用功在总功中所占的比例叫机械效率
3 、功率和机械效率是描述机械的两种不同性能，两者间没有必然联系。
教学目标
新课讲解
教学目标
巩固练习
例1：通过一动滑轮用50 牛的拉力提起重为80牛的重物，使重物提高2米。
（1）做多少有用功、总功？
（2）机械效率是多少？
F
W有用=Gh=80N×2m=160J
W总=Fs=50N×4m=200J
机械效率
绳子自由端通过的距离s=2h=2×2m=4m
解：
＝80%
F
S
G
h
教学目标
巩固练习
测量滑轮组的机械效率
如图进行组装滑轮组，并用它提升重物，依次记录物重、轮重、拉力、拉力通过距离、重物升高高度，并计算机械效率
教学目标
实验探究
教学目标
实验探究
内容/ 次数 第一次 第二次 第三次
重物所受重力/N 6 12 18
重物上升的距离/m 0.02 0.02 0.02
滑轮组做的有用功/J 0.12 0.24 0.36
拉力/N 3 5 7
绳子上升的距离/m 0.06 0.06 0.06
总功/J 0.18 0.30 0.42
机械效率 66.7﹪ 80﹪ 85.7﹪
1、同一滑轮组，机械效率的高低与提起的物重有关；
2、当提起的重物相同时，不同滑轮组的机械效率与
滑轮重有关．
提高滑轮组机械效率的途径
1、同一滑轮组，增加所挂重物
2、不同的滑轮组，尽量用简单滑轮
机械效率的影响因素
教学目标
实验探究
教学目标
新课讲解
抽水机：60%－80%
起重机：40%－50%
滑轮组：50%－70%
如何提高机械的机械效率？
教学目标
新课讲解
1、改进机械结构，使其更合理、更轻巧
2、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态。
提高机械的机械效率主要办法是：
教学目标
例题讲解
如图所示，斜面高为1m，长为3m，工人用400N沿斜面方向的力将重为840N的箱子推到车上,求：
（1）在这过程中推力做的有用功；
（2）在这过程中推力做的总功；
（3）斜面的机械效率。
关于斜面机械效率的计算：
G物
F物
F拉
h
L
解：
工人匀速提升重物所用的力F物等于物体所受的重力G物
W有用=F物S物=G物h=840N×1m=840J
W总=FS=FL=400N×3m=1200J
W有用
840J
η=
W总
%=
1200J
%=70%
教学目标
例题讲解
1、判断：下面说法中是否正确．
1）物体做功越慢，机械效率越低（ ）
2）做总功越多，机械效率越低（ ）
3）做相同的有用功，额外功越少，机械效率越（ ）
4）利用现代科学技术，机械效率可以等于1 （ ）
5）有用功在总功中占的比例越大，机械效率越高（ ）
×
×
√
×
√
教学目标
课堂练习
2、如图所示，规格完全相同的绳子绕成甲、乙两个滑轮组，分别提升重为G1和G2的两个物体，不考虑绳重及摩擦，比较它们的省力情况和机械效率 ( )
A.若G1=G2，则 F1B.若G1=G2，则 F1>F2，甲的机械效率高
C.若G1F2，甲、乙的机械效率相同
D .若G1D
甲
乙
教学目标
课堂练习
3、如图所示，滑轮组自重及摩擦不计。物体A重300N，在F＝4N的拉力作用下，物体以5m/s的速度匀速运动。则物体在运动过程中受的阻力是 N；5s内滑轮组对物体A做的功是 J；拉力F的功率为 W。
12
300
60
教学目标
课堂练习
W 有用
一、功的分类
有用功、额外功、总 功
二、机械效率：有用功跟总功的比值.
公 式： η=
W 总
× 100﹪
三、测量滑轮组的机械效率
教学目标
课堂小结
谢 谢！
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《如何提高机械效率》练习
一、填空题
1、如图是王岩同学测定滑轮组机械效率的实验，物重6N，物体升高0.1m，绳子自由端拉力是2.5N，请计算该滑轮组机械效率 ．
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2、用如图所示器材做“测滑轮组的机械效率“ ( http: / / www.21cnjy.com )实验，已知每个钩码的质量为m，请你回答：
（1）实验中还需要使用的测量工具是 ；
（2）该实验需要测量的物理量（附字母表示）是 和 ．
（3）试写出计算滑轮组机械效率的表达式： ．2·1·c·n·j·y
3、一个滑轮组经改装后提高了机械效率，用它 ( http: / / www.21cnjy.com )把同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比较：总功 ，有用功 ，额外功 ，机械效率 ．（填“变大”、“变小”或“不变”）
4、从机械效率的公式可以知 ( http: / / www.21cnjy.com )道，要提高机械效率，关键在于减小 功．实际使用机械时，我们可以通过合理设置机械结构、减小 、减小 等方法，来提高机械效率．2-1-c-n-j-y
二、选择题
1、下列关于机械效率的说法正确的是（ ）
A．机械效率不可能达到100%
B．随着科学技术的发展，机械效率可能会大于100%
C．滑轮组的机械效率一定大于动滑轮的机械效率
D．杠杆的机械效率一定大于动滑轮的机械效率
2、在下列有关机械效率说法中正确的是（ ）
A．机械效率较大的，所做功少
B．机械效率较大的，所做的额外功较少
C．机械效率较大的，有用功和额外功的比值较大
D．机械效率较大的，额外功和有用功的比值较大
3、用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳 ( http: / / www.21cnjy.com )子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，不计绳子与滑轮的摩擦，则（ ）
A．两个滑轮组乙较省力，机械效率相同
B．两个滑轮组甲较省力，机械效率不同
C．甲较省力且机械效率较高
D．乙较省力且机械效率较高www-2-1-cnjy-com
4、（2017哈尔滨中考）用如图所示的装置研究滑轮组机械效率，下列说法不正确的是
A．弹簧测力计通常要竖直向上匀速拉动
B．测量机械效率的原理：η＝（W有用/ W总）×100%
C．机械效率与动滑轮重力的大小有关
D．提高机械效率可以通过减小钩码的重力来实现
5、下列关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是（ ）
A．机械效率越高，做功越多，功率越大
B．机械效率越高，做功越少，功率越大
C．机械功率越大，做功越快
D．机械效率越高，做功越少，但功率不一定大
6、如图所示的装置，工人用250 ( http: / / www.21cnjy.com )N的力将重为400N的物体匀速提升2m，下列计算结果正确的是（ ）
A．有用功是800J B．有用功是500J
C．机械效率为80% D．机械效率为62.5%21·cn·jy·com
7、用滑轮组提升重物，下列措施中能提高机械效率的是（ ）
A．增加提升的高度，增大有用功
B．增加动滑轮个数，使滑轮组更省力
C．增加被提升物体的重力，从而增大有用功
D．增大提升的速度，从而减小额外功
计算题
1、如图甲所示，小东同学在“探究动 ( http: / / www.21cnjy.com )滑轮的特点”时，先测出了动滑轮的重力．然后按图乙所示方式进行组装，在动滑轮下悬挂钩码（质量均为已知）．竖直向上拉住弹簧测力计使钩码静止，读出弹簧测力计的示数，记录在表格中．改变钩码的个数，重复上述步骤．比较弹簧测力计示数与钩码与动滑轮总重力的关系，可以证明使用动滑轮有省力特点．
小东按图丙组装滑轮组，继续进行了“测量滑轮组机械效率”的实验，测得的数据如下表所示：21*cnjy*com
钩码重/N 弹簧测力计读数/N 钩码移动的距离/m 弹簧测力计移动的距离/m 机械效率
3 1.2 0.1 0.3
（1）求出机械效率η= %．（结 ( http: / / www.21cnjy.com )果保留一位小数）
（2）保持滑轮组绕线方式不变，增加悬挂钩码的个数，其机械效率将 （选填“不变”“变大”或“变小”）．【来源：21·世纪·教育·网】
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．21教育名师原创作品
3．（2017江苏宿迁中考 ( http: / / www.21cnjy.com )）有人说，同一机械的机械效率是不变的．小华设计了“探究滑轮组机械效率与所提升重物质量的关系”实验，来检验此说法是否正确．
（1）用笔画线代替绳子，在图甲中画出最省力的绳子绕法．
（2）如图乙所示，小华在实验中保持滑轮组不变，改变重物的
质量，通过弹簧测力计匀速拉动绳子使重物缓缓上升，测
得数据如下表（g取10N/kg）：
序号 重物质量/kg 重物上升距离/cm 弹簧测力计示数/N 绳端移动距离/cm 机械效率
1 0.1 10 1. 1 20 45.5%
2 0.2 10 1.6 20 ---
3 0.3 10 2.1 20 71.4%
第2次实验中的机械效率是 ；根据表中数据可以得到，滑轮组的机械效率随所提升重物质量的增大而 ．21cnjy.com
《如何提高机械效率》参考答案
一、填空题
1、80%
【解析】该滑轮组机械效率：
η=×100%=×100%=×100%=×100%=80%．
故答案为：80%．www.21-cn-jy.com
2、（1）刻度尺；（2）测力计示数F；钩码个数N；（3）η=×100%．
【解析】（1）实验还需要的实验器材是刻度尺．
( http: / / www.21cnjy.com )
滑轮组效率：η=×100%=×100%=×100%=×100%；
因此实验需要测量：测力计拉力F、钩码个数N；
（3）由（2）知，效率表达式为：η=×100%；【来源：21cnj*y.co*m】
3、减小；不变；减小；变大．
【解析】∵把同一物体匀速提升同样的高度，
∴利用滑轮组做的有用功相同，
∵η=，改装后的机械效率高，
∴改装后利用滑轮组做的总功减少，
又∵W总=W有+W额，
∴改装后利用滑轮组做的额外功减少．21教育网
4、额外；摩擦；机械自重．
【解析】在使用机械时，有用功与总功的比值叫机械效率，在有用功一定时，减小额外功可以提高机械效率；
可以通过合理设置机械结构、减小摩擦、减小机械自重等方法，来提高机械效率．
选择题
1、A
【解析】 AB、科技无论怎么发展，机械元件之间摩擦都不能消除，机械效率不可能达到100%，更不会大于100%．所以选项A正确，选项B错误．【出处：21教育名师】
( http: / / www.21cnjy.com )故选A．
2、C
【解析】机械效率越大，有用功在总功中所占的比值越大，额外功在总功中所占的比值越小，从而有用功和额外功的比值越大．21·世纪*教育网
故选C．
3、A
【解析】（1）从图中可以看出，甲图是有两段绳子在拉重物，故F=（G动+G物）；
乙图有三段绳子在拉重物，故 F=（G动+G物）．所以乙滑轮组更省力．
（2）因为两图的动滑轮和绳子是完全相同的，又不计绳子与滑轮的摩擦，对比分析中所述增大机械效率的方法，可知两滑轮组的机械效率是相同．【版权所有：21教育】
D
【解析】提高机械效率可以通过增大物重即增大钩码的重力来实现
5、C
【解析】试题分析：A、机械效率是有用功与总功的比值，机械效率高说明有用功占总功的份额越大，并不能说做功多，另外功率是功与时间的比值，做功多，时间不确定，功率大小不 ( http: / / www.21cnjy.com )功的比值越大，做功并不一定少，功率是与机械效率无关的物理量，D不符合题意．答案选C．
6、AC
【解析】有用功：W有=Gh=400N×2m=800J；
拉力F移动的距离：s=2h=2×2m=4m；
拉力F所做的总功：W总=Fs=250N×4m=1000J；
滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=80%．
故选AC．
7、C
【解析】A、滑轮组的机械效率η====，所以机械效率的高低与物体被提升的高度无关，故A不正确；
B、增加动滑轮个数，使滑轮组更省力，但是动滑轮越重，需要做的额外功越多，机械效率会越低，故B不正确；
C、增加提升重物重力，做的有用功会增加，这样有用功占总功的比值就会增大，即滑轮组的机械效率提高，故C正确；
D、滑轮组的机械效率η====，所以机械效率的高低与物体被提升的速度无关，故D不正确．
故选C．
计算题
1、83.3% 增大
【解析】：当按照乙图进行测量时，弹簧测力计的示数小于钩码与动滑轮总重力，故使用动滑轮可以省力；（1）机械效率=×100%=83.3%21*cnjy*com
( http: / / www.21cnjy.com )
2、（1）刻度尺，弹簧测力计；（2）n=3；（3）约83.3%．
【解析】（1）实验中需要用弹簧测力计来测量拉力的大小和钩码的重、动滑轮的重，还需要用刻度尺来测量钩码提升的高度和测力计移动的距离；
（2）从数据中可以看出测力计移动距离s=0.3m，钩码提升高度h=0.1m，s=3h，所以该滑轮组提起钩码的绳子的段数为n=3段；
（3）滑轮组的机械效率η====83.3%．
3、（3分）（1）如图 （2）62.5% （3）增大
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甲
乙
甲
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