第十章 第五节 机械效率 学案
学习目标：
1．知道有用功，额外功和总功。能区别有用功、额外功、总功。
2．会用公式计算有用功、额外功、总功，机械效率 。
3．理解机械效率总小于1。
4．会计算滑轮组的机械效率。
学习重点：
1.会用公式计算有用功、额外功、总功。
2.会计算机械效率 。
学习难点：
1.会设计实验探究滑轮组的机械效率。
2.分析影响滑轮组机械效率的因素。
学习过程：
一、温故知新
1.拉力在什么情况下才能做功？
2.怎样计算拉力的功?
3.使用滑轮组怎样计算动力的功？
二、新知学习
知识点一：有用功、额外功、总功
1.对照课本202页图10-33请分析使用动滑轮提起钩码时，哪些功是有用的，哪些功对提起钩码是无用的，但不得不做的。
2.根据上述分析认识什么有用功、额外功、总功。
3. 什么叫做有用功 （W有用）？ 。
什么叫做额外功（ W额）？ 。
什么叫做总功（W总）？ 。
知识点二：机械效率
1. 什么叫做机械效率（η）？ 。
2. 机械效率的计算公式：
。
3.公式中各个物理量的含义：
η：
W有用：
W总：
4.机械效率表示的物理意义：
5.对照203页例题，分别根据功的计算公式计算出：
W有用：
W总：
η：
知识点三：机械效率总是一定的吗
按照下图组装好滑轮组进行实验探究，分析滑轮组的机械效率是不是不变的。
1.实验装置：
2.实验步骤：
（1）如图所示，组装好滑轮组；
（2）分别如图把不同数量的砝码拉到一定高度将相关数据记录到表格中；
（3）比较数据进行实验讨论总结。
3.实验数据记录
实验次数
拉力F/N
弹簧测力计上升的距离s/m
总功
W总/J
钩码重G/N
钩码上升高h/m
有用功W有/J
机械效率η
1
?
?
?
?
?
?
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2
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?
?
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?
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3
?
?
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?
?
?
4.分析论证：
a．使用同一机械，提升的重物不同时，机械效率是否相同？提升的重物越重，机械效率如何变化？
b．怎样提高滑轮组的机械效率？
5.交流与讨论
a.使用机械时机械效率能不能大于或等于1。
b．你的身边常见的机械在使用时是如何提高机械效率的。
三、学习小结
回顾本节课的知识，想一想使用不同机械时，怎样计算有用功，怎样计算总功。
使用滑轮组时，机械效率和哪些因素有关。
四、达标训练
一、基础巩固
１．①用水桶从井中提水；②如果该桶掉到井里，从井里捞桶，捞上的桶里带有少量的水。则下列分析正确的是（ ）
A．克服水的重力做的功在①中是有用功
B．克服桶的重力做的功在①中是额外功
C．克服水的重力做的功在②中是有用功
D．克服水的重力做的功两者都是有用功
2．甲机械的机械效率比乙机械的机械效率高，表明 ( )
A.甲的有用功比乙的有用功多
B.做相同的总功,甲的有用功比乙的有用功少
C.甲的总功比乙的总功少
D.做相同的总功,甲的有用功比乙的有用功多
3.某人用100N的力,沿竖直方向将杠杆动力臂的端点压下2米,杠杆的另一端把320N的重物举高0.5米,则他做的有用功是 J,杠杆的机械效率是 。
4.各种机械在使用时产生额外功的原因不完全相同，要根据具体情况具体分析。分析图中三种做功情况(设滑轮规格相同)，产生额外功最多的应是 图。若钩码(m=50g)在三种情况中均被提高1米，各种情况机械做的有用功均为 ，由此可判断出 图的机械效率最大。
5、某同学选择如下器材准备做“测定滑轮组的机械效率”实验，并记录了如实验数据，请帮助完成下表：
滑轮组
组成
钩码重
G(N)
钩码升高h(m)
弹簧测力计示数F(N )
绳子自由端移动距离S(m)
机械效率η
一个定滑轮一个动滑轮
2.1
0.1
1.0
0.30
6.用定滑轮匀速提升质量为20kg的物体，所用拉力为220N，物体升高的高度为2m。求此过程中的有用功、总功和定滑轮的机械效率。（g=10N/Kg）
二、能力提升
7.下列说法中正确的是（ ）
A．机器的功率越大，做的功越多
B．机器的功率越大，效率越高
C．机器的效率越小，做的有用功在总功中占的百分比越小
D．机器的功率越小，效率越低
8.由于在使用杠杆时的摩擦非常小，所以杠杆是一种机械效率非常的简单机械。若用一根机械效率为90%的杠杆将一个18Kg的物体提升50cm，需要做多少总功？（g=10N/Kg）
参考答案
1.A 2.D 3.160 80% 4.丙 0.49J 甲 5. 70% 6.W有=400J W总=440J η=90.9% 7.C 8.100J
第十章 第五节 机械效率 当堂达标题
一、基础演练
1．李玲玲同学用水桶从水井中提水做清洁，她在把水从井底提上来的过程中，下列关于做功的说法中正确的是（ ）
A．对桶所做的功是有用功
B．对水所做的功是额外功
C．对水所做的功是有用功
D．对水所做的功是总功
2.如图所示，工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m，在此过程中滑轮组的机械效率和所做的额外功分别为（ ）
A．80% 800J B．80% 1000J
C．62.5% 200J D．80% 200J
3.如图所示，用一个重为9N的动滑轮来提升物体，在实际工作中竖直向上的拉力为30N，则动滑轮的机械效率（ ）
A．一定等于85%
B．一定大于85%
C．一定小于85%
D．以上情况都有可能
4.用滑轮组提起重物时，适当增加动滑轮个数(假定滑轮都是一样的)可以更省力， 则机械效率将( )
A．提高 B．降低
C．不变 D．无法确定
5.关于机械效率的下列说法正确的是（ ）
A．有用功越多，机械效率越高
B．动力做功越多，机械效率越高
C．额外功越少，机械效率越高
D．额外功与总功之比越小，机械效率越高
6.如图所示，装修工人用滑轮组把重为300N的货物在25s内匀速提高到10m高的楼上，所用拉力为125N，则工人做功的功率为 W，该滑轮组的机械效率是 。
7．如图所示，在“测滑轮组机械效率”实验中，物体重为5.4N。
（1）实验时要竖直向上且____________拉动弹簧测力计。若物体上升高度为10cm，此时弹簧测力计的示数如图中所示，是_______________N，则滑轮组的机械效率是_______________。
（2）若仅增加物体的重，该滑轮组的机械效率将_______________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。（不计摩擦）
二、智能应用
8.某建筑工地要将同一个箱子从地面搬上二楼，如果分别采用如图所示的两种方式搬运，F1和F2做功的情况，以下判断正确的是（ ）
A．两种方式机械效率一定相等
B．两种方式功率一定相等
C．两种方式所做的总功一定相等
D．两种方式所做的有用功一定相等
9.如图所示，小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2。若不计绳重与摩擦，则 （ ）
A.W1 = W2，η1 =η2
B. W1 = W2，η1 <η2
C. W1 < W2，η1 >η2
D. W1 > W2，η1 <η2
10．如图所示，杠杆在竖直向下拉力F的作用下将一物体缓慢匀速提升，下表是提升物体时采集到的信息：
物重G/N
0A/m
0B/m
A端上升的髙度h/m
B端下降的竖直距离s/m
40
0.8
0.4
0.2
0.1
(1)若不计杠杆自重和摩擦,求拉力F的大小；
(2)若实际拉力F为90N，求拉力做的总功及杠杆的机械效率。
三、能力提升
11.用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组把重150N的物体匀速提升1m，不计摩擦和绳重，滑轮组的机械效率为60％。则下列选项错误的是（ ）
A.拉力大小一定是125N
B.有用功一定是150J
C.总功一定是250J
D.动滑轮重一定是100N
12.一辆汽车不小心开进了泥潭中，司机取来一套滑轮组与将汽车从泥潭中拉出，如图所示。若汽车重为8×104N，汽车受的阻力为车重的0.03倍，滑轮组的机械效率为80％.
（1）该司机至少需用多大的力才能把汽车从泥潭中拉出？
（2）若拉动汽车时，汽车匀速前进的速度为0.1m/s，则司机做功的功率多大？
参考答案：
1．C
2. Ｄ
3.C
4． B
5. D
6.150 80%
7.（1）匀速 2.4 75% （2）增大
8.D
9.C
10．
（1）杠杆平衡时有动力×动力臂=阻力×阻力臂，由图可知，动力臂是阻力臂的一半，则动力是阻力的二倍，因此拉力F=80N。
（2）W总=Fs=9N×0.1m=0.9J
W有=Gh=40N×0.2m=0.8J
η= W有/ W总=0.8J /0.9J =88.9%
11. A
12.（1） 汽车受到的阻力F?阻?=0.03G?车?=0.03×8×10?4?N=2.4×10?3?N，假设汽车移动s，则对汽车做的有用功W?有?=F?阻?s，根据，
?
（2）由于四股绳子绕过动滑轮，所以汽车以0.1m/s的速度前进时，拉力F拉绳子的速度是4×0.1m/s=0.4m/s，在1s内，司机用力F拉绳子做的功是W=Fs=750N×0.4m/s×1s=300J，所以?。
第十章 第五节 机械效率 教案
课题
第五节 机械效率
课时
1
课型
新授课
课标要求
通过对滑轮使用中的有用功、额外功、总功的认识，知道机械效率；了解提高机械效率的途径和意义；通过实验探究，会测量简单机械的效率。
教学目标
知识与技能：1.知道有用功、额外功和总功。
2.知道什么是机械效率。
3.会计算简单机械的机械效率。
过程与方法：1.能设计实验探究滑轮组的机械效率。
2.能总结分析影响滑轮组机械效率的因素。
情感态度价值观：1.学会尊重实验事实，树立学好机械效率的自信心。
2.能根据影响滑轮组的机械效率的因素，在生活中提高使用机械的效率。
重难点
重点：理解什么是有用功、额外功和总功，认识机械效率。
难点：会计算简单机械的机械效率。
实验准备
铁架台、动滑轮、定滑轮、细线、重物。
课 堂 教 学 设 计
环 节
教师活动
学 生 活 动
复习旧知
通过PPT 出示复习巩固的问题
1.拉力在什么情况下才能做功？
2.怎样计算拉力的功?
3.使用滑轮组怎样计算动力的功？
各小组同学针对ppt上的问题先进行讨论巩固，然后回答。
导入新课
小明家住在二楼，买了一批木料，可以直接用手拉到二楼，也可以使用动滑轮，使用动滑轮的作用为了 。
思考：
使用动滑轮省了力，那么用手直接对木料做功与手对机械做功相等吗？
各小组讨论使用动滑轮的时候，虽然省了力，但用动滑轮做的功，比用手直接做的功要多。
进行新课
一、有用功、额外功、总功
如图所示，把重为G的物体用动滑轮提高一段距离。
1.有用功：提升重物G是目的，有利用价值，是有用功。
2.额外功：要提升G，同时必须将本滑轮也提升。这时要克服滑轮重力和摩擦而额外做功，否则你不能完成任务。本功无利用价值而又不得不做，是额外功。
3.总功：要实现目的，完成有用功,必须施加动力F对滑轮做功，是总功。
三种功
1．有用功（ W有）：对人们有用的功。
W有＝Gh
－－提升物体
2．额外功（W额）：人们不需要但又不 得不做的功。
3 .总功（W总）：有用功与额外功的总和。
W总＝FS
----- （运用机械时动力F所做的功）
4 .三者关系： W总＝ W有＋ W额
试分别计算以下几种情况的各种功
提出问题：
1.做的有用功相同，做的额外功相同吗？
2.用哪种方法好？
二、机械效率
1.定义：有用功跟总功的比值叫机械效率 。
2.公式：η＝Ｗ有用/ W总 ×100%
3.意义：表示有用功在总功中所占的比例。
4.提醒：机械效率一般用百分数表示，没有单位。
例题 用一个动滑轮，将200N的物体匀速提升2m，所用拉力F为120N，此动滑轮的机械效率是多少？
练习
1．甲机械的机械效率比乙机械的机械效率高，表明 ( )
A.甲的有用功比乙的有用功多
B.做相同的总功,甲的有用功比乙的有用功少
C.甲的总功比乙的总功少
D.做相同的总功,甲的有用功比乙的有用功多
2．某人用100N的力,沿竖直方向将杠杆动力臂的端点压下2米,杠杆的另一端把320N的重物举高0.5米,则他做的有用功是 J,杠杆的机械效率是 。
3．用定滑轮匀速提升质量为20kg的物体，所用拉力为220N，物体升高的高度为2m。求此过程中的有用功、总功和定滑轮的机械效率。（g=10N/Kg）
4．由于在使用杠杆时的摩擦非常小，所以杠杆是一种机械效率非常的简单机械。若用一根机械效率为90%的杠杆将一个18Kg的物体提升50cm，需要做多少总功？（g=10N/Kg）
三、机械效率总是一定的吗
实验步骤：
（1）如图所示，组装好滑轮组；
（2）分别如图把不同数量的砝码拉到一定高度将相关数据记录到表格中；
（3）比较数据进行实验讨论总结。
实验次数
拉力F/N
弹簧测力计上升的距离s/m
总功
W总/J
钩码重G/N
钩码上升高h/m
有用功W有/J
机械效率η
1
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?
?
?
?
?
?
2
?
?
?
?
?
?
?
3
?
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?
?
?
?
?
分析数据得出结论：
同一机械，提升的重物不同时，机械效率不同，提升的重物越重，机械效率越大。
通过实验，讨论如何提高滑轮组的机械效率。
（1）改进机械的结构，使其更合理、更轻巧
（2）使用中，经常保养，定时润滑
（3）在承受范围内，可以适当增大物重
根据有用功、额外功、总功的规定，判断下列做功过程：
用水桶从井中提水时，所做的功：有用功是 ，
额外是 ，
总功是 ；
如果桶掉到井里，从井里捞桶时，捞上来的桶里带了一些水，
有用功是 ，
额外功是 ，
总功是 。
认识有用功、额外功、总功及它们的关系。
一、人提沙子的功：
1.对砂子做功
2.对桶做功
3.克服自重做功
二、人拉滑轮做功（一）：
1.对砂子做功
2.对桶做功
3.对动滑轮做功
三、人拉滑轮做功（二）：
1.对砂子做功
2.对口袋做功
3.对动滑轮做功
各小组学生思考讨论
练习
1．甲机械的机械效率比乙机械的机械效率高，表明 ( )
A.甲的有用功比乙的有用功多
B.做相同的总功,甲的有用功比乙的有用功少
C.甲的总功比乙的总功少
D.做相同的总功,甲的有用功比乙的有用功多
2．某人用100N的力,沿竖直方向将杠杆动力臂的端点压下2米,杠杆的另一端把320N的重物举高0.5米,则他做的有用功是 J,杠杆的机械效率是 。
3．用定滑轮匀速提升质量为20kg的物体，所用拉力为220N，物体升高的高度为2m。求此过程中的有用功、总功和定滑轮的机械效率。（g=10N/Kg）
4．由于在使用杠杆时的摩擦非常小，所以杠杆是一种机械效率非常的简单机械。若用一根机械效率为90%的杠杆将一个18Kg的物体提升50cm，需要做多少总功？（g=10N/Kg）
各小组按照实验步骤进行实验，将实验数据填入数据记录表中。
实验次数
拉力F/N
弹簧测力计上升的距离s/m
总功
W总/J
钩码重G/N
钩码上升高h/m
有用功W有/J
机械效率η
1
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?
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?
?
?
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2
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?
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3
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?
?
?
?
?
各小组根据实验数据进行分析，讨论得出结论。
板书设计
第五节 机械效率
一、机械效率
（1）三种功的概念：总功、额外功、有用功
（2）机械效率：有用功和总功的比值叫做机械效率 例题
公式：η＝W有/W总×100%
二、机械效率的可变性
（1）同一个机械，提升的重物不同机械效率不同，重物越重，机械效率越大。
（2）任何机械的机械效率都不可能达到100%。
作业布置
1.课后作业205页第3、4两题。
2.自主探究本节的“自我评价”部分。
教学后记
通过对有用功、额外功和总功的认识，在学习中能正确判断出这三种功是计算机械效率的前提，防止对有用功和总功的认识误区。
课件26张PPT。
第十章 机械与人
第五节 机械效率
回忆学过内容：2.怎样计算拉力的功?3.使用滑轮组怎样计算动力的功？1.拉力在什么情况下才能做功？学习目标：1、了解有用功、额外功和总功的概 念，知道它们之间的关系。
2、理解机械效率及公式。
3、知道影响机械效率大小的因素。自学指导：自学内容：P202----204
自学要求：
1、什么是有用功、额外功和总功？
它们之间的关系是什么？
2、什么是机械效率？公式怎样表示？
3、影响机械效率大小的因素有哪些？ 小明家住在二楼，买了一批木料，可以直接用手拉到二楼，也可以使用动滑轮，使用动滑轮的作用为了 。省力一、再探动滑轮 用手直接对木料做功与手对机械做功相等吗？ 议一议：为什么使用动滑轮后手要多做功？ 提升重物G是目的，有利用价值，是有用功。 要提升G，同时必须将本滑轮也提升。这时要克服滑轮重力和摩擦而额外做功，否则你不能完成任务。本功无利用价值而又不得不做，是额外功。 要实现目的，完成有用功,必须施加动力F对滑轮做功，是总功。请你判断 用水桶从井中提水时，所做的有用功是 ，
额外是 ，
总功是 ；
如果桶掉到井里，从井里捞桶时，捞上来的桶里带了一些水，有用功是 ，
额外功是 ，
总功是 。 克服水的重力做功克服桶的重力做功拉力所做的功克服桶的重力做功克服水的重力做功拉力所做的功1、有用功（W有）：对人们有用的功。
W有＝Gh－－提升物体
2 、额外功（W额）：人们不需要但又不 得不做的功。
3 、总功（W总）：有用功与额外功的总和
W总＝FS----- （运用机械时动力F所做的功）
4 、三者关系： W总＝ W有＋ W额二、有用功、额外功和总功请计算出有用功、额外功和总功分别是多少？你希望额外功多些还是少些呢？人提沙子做功1.对砂子做功2.对桶做功3.克服自重做功人拉滑轮做功1.对砂子做功2.对桶做功3.对动滑轮做功人拉滑轮做功1.对砂子做功2.对口袋做功3.对动滑轮做功人提沙子做功1对砂子做功2对桶做功3克服自重
做功人拉滑轮做功1对砂子做功2对桶做功3对动滑轮
做功人拉滑轮做功1对砂子做功2对口袋做功3对动滑轮
做功600J2520J600J180J600J90J3120J780J690J你希望额外功多些还是少些呢？砂子重100N 人重400N 桶重20N 动滑轮重10N 口袋重5N 地面到三楼高6 m 请算出刚才的三种办法中有用功在总功中占的百分比。用哪种方法好？三、机械效率定义：有用功跟总功的比值叫机械效率 。公式： 机械效率一般用百分数表示，没有单位 物理意义：表示有用功在总功中所占的比例。例题 用一个动滑轮，将200N的物体匀速提升2m，所用拉力F为120N，此动滑轮的机械效率是多少？已知：G=200N，h=2m，F=120N，
s=2h=4m解：W有=Gh=200N×2m=400J
W总=Fs=120N×4m=480J×100%=400J/480J×100%≈83.3%求：练习
1.甲机械的机械效率比乙机械的机械效率高，表明 ( )
A.甲的有用功比乙的有用功多
B.做相同的总功,甲的有用功比乙的有用功少
C.甲的总功比乙的总功少
D.做相同的总功,甲的有用功比乙的有用功多D2.某人用100N的力,沿竖直方向将杠杆动力臂的端点压下2米,杠杆的另一端把320N的重物举高0.5米,则他做的有用功是 J,杠杆的机械效率是 .16080%3.用定滑轮匀速提升质量为20kg的物体，所用拉力为220N，物体升高的高度为2m。求此过程中的有用功、总功和定滑轮的机械效率。（g=10N/Kg） 4.由于在使用杠杆时的摩擦非常小，所以杠杆是一种机械效率非常的简单机械。若用一根机械效率为90%的杠杆将一个18Kg的物体提升50cm，需要做多少总功？（g=10N/Kg）W有=400J W总=440J η=90.9%100J实验探究四、机械效率总是一定的吗（1）如图所示，组装好滑轮组；
（2）分别如图把不同数量的砝码拉到一定高度将相关数据记录到表格中；
（3）比较数据进行实验讨论总结。实验步骤 同一机械，提升的重物不同时，机械效率不同，提升的重物越重，机械效率越大。提高机械效率的方法（1）改进机械的结构，使其更合理、更轻巧
（2）使用中，经常保养，定时润滑
（3）在承受范围内，可以适当增大物重 使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是60%，也可以说有用功在总功中占有60%，另外的40％是额外功．
起重机的机械效率是60%，它表示什么意思？一些机械的机械效率： 离心式水泵60%－80%柴油机28%－37%汽油机 22%－27%一些机械的机械效率喷气发动机 50%－60%通过这节课的学习，你有什么收获？一、机械效率二、机械效率的可变性（1）三种功的概念：总功、额外功、有用功
（2）机械效率：有用功和总功的比值叫做机械效率（2）任何机械的机械效率都不可能达到100%。公式：η＝W有/W总×100%（1）同一个机械，提升的重物不同机械效率不同，重物越重，机械效率越大。
