三、如何提高机械效率教案（沪粤版九年级）

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如何提高机械效率
◆教学目标
知识与技能
⑴知道有用功、额外功和总功的含义，以及它们之间的关系。
⑵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。
⑶知道机械效率总小于1，知道提高机械效率的方法和意义。
过程与方法
⑷经历测算滑轮组机械效率的过程，学习测算简单机械效率的方法。
情感态度与价值观
⑸通过学习“效率”的概念，增强节约意识，提高对科学发展观的认识。
◆教学思想
本节课对每个知识点的处理，尽量从学生的生活经验出发，从实验入手，引导学生不断发现问题，动手探究，观察思考，讨论总结，由感性到理性，逐步深化对机械效率的认识。
◆教学重点、难点
（见本章教学建议第3节）
◆ 教学器材
教师用：大小桶、水、铁架台、滑轮组（一个定滑轮和一个动滑轮组成）、细绳、钩码（每个重为2N）、演示用弹簧测力计、演示用刻度尺。
学生用：铁架台、滑轮组（一个定滑轮和一个动滑轮组成）、细绳、钩码（每个重为2N）、弹簧测力计、刻度尺。
◆教学过程
一、什么是有用功、额外功和总功1．复习提问与引入：⑴举几个力对物体做功的实例，说明力对物体做功的共同特征。⑵如何计算功？说出功的计算公式与单位。请利用功的知识分析下面的问题——2．问题情境：用桶从井中打水和桶掉在井中。教师针对该情境提出一系列问题，引导学生讨论：⑴这两个过程中，人做功了吗？人都是对哪些物体做功了？⑵在人做的功中，对谁做的功是我们所需要的？对谁做的功是我们不想做的？⑶不想做的那部分功可以不做吗？3．根据学生汇报，进行总结：在做功过程中，我们需要的、对我们有价值的功，称之为有用功；我们不想做而不得不做的功，称之为无用功或额外功。两个过程中我们的目的不同，所以有用功也不同。额外功虽然是我们不需要的，但为了完成目的却又不能不做。有用功与额外功的和我们称之为总功，是我们在完成目的时实际所做的功。W总＝W有用＋W额外。4．练习与扩展问题：我们在其他做功过程中是否也不得不做额外功呢？举几个身边的事例，并结合事例讨论哪些功是有用功，哪些功是额外功。二、什么是机械效率和如何提高机械效率1．问题情境：如果桶重10N，从10m深的水井中打水和捞桶时都提上来50N的水，分别计算打水和捞桶这两个过程中的有用功和额外功、总功。 打水 捞桶W有用＝G水h W有用＝G桶h =50N×10m =10N×10m =500J =100JW额外＝G桶h W额外＝G水h=10N×10m = 50N×10m =100J =500J W总＝W有用＋W额外 W总＝W有用＋W额外 =500J+100J =100J+500J=600J = 600J学生回答。2．总结：做相同的总功，我们都希望有用功越多越好，也就是有用功占总功的比例越大越好。所以我们就把有用功与总功的比值叫做机械效率。3．练习：分别计算出上面打水和捞桶过程中的机械效率。 = = =83.3% =16.7%答案：打水的机械效率：83.3 ℅；捞桶的机械效率：16.7℅。4．讨论：以打水为例，如何提高打水时的机械效率？学生讨论后回答，总结：方法一是在不增加桶重的前提下，增加桶中水的重量；方法二是不增加水的重量时，减少桶的重力。教师归纳：提高机械效率从减少额外功和增加有用功两个方面着手。5．问题：生活中我们会使用各种简单机械来帮助完成任务，你能举几个具体事例吗？想想使用这些机械做功时，机械效率能为100%吗？为什么？学生讨论总结：使用任何机械都要做额外功，所用任何机械的效率η＜1。也就是说使用机械不仅没省功，还要多做功。三、研究滑轮组的机械效率1．讨论：①分析滑轮组工作中的总功、有用功和额外功，说明额外功的产生原因。②额外功在滑轮组的问题中是很难直接测量的。我们利用什么器材、测量什么物理量就可以求出滑轮组的有用功和总功，进而测出滑轮组的机械效率？③实验中为了能准确测量各物理量要注意什么？ 学生讨论后，教师根据学生的回答总结：克服绳重、滑轮的摩擦、动滑轮的重力所做的功都是额外功；对重物做的功是有用功，所以要测量物重和物体上升的高度；人手提拉绳子做的功是总功，所以要测量拉力和拉力移动的距离；如果拉动绳子的速度不均匀，测量拉力时弹簧测力计的示数会不稳定，因此要匀速拉动。2．学生实验：把各小组分成两大组，组装成图12-21所示的滑轮组，分别完成活动1和活动2，并将测量结果记录在表格中。活动1 ：用轻质塑料滑轮提重物，用铁质滑轮提同一重物，计算机械效率。表格及数据：实验次序钩码重G/N弹簧测力计示数F/N提升重物高度h/m绳子自由端移动距离s/m动力对滑轮组做功W总/J滑轮组对重物做功W有用/J机械效率塑料21.10.10.20.220.289%铁制22.70.10.20.540.234%活动2：用同一滑轮组提升不同重物，计算不同情况下的机械效率。表格及数据：实验次序钩码重G/N弹簧测力计示数F/N提升重物高度h/m绳子自由端移动的距离s/m动力对滑轮组做功W总/J滑轮组对重物做功W有用/J机械效率121.10.10.20.220.289%242.10.10.20.420.495%3．总结归纳：影响滑轮组机械效率的因素影响因素探究结论改进措施、提高效率与提升重物的重有关同一个动滑轮，提升重物越重，机械效率越大在安全许可的情况下，尽可能多提货物与动滑轮自重有关不同的动滑轮，提升相同的重物，动滑轮自重越小，机械效率越高改进机械结构，使它更合理，轻巧滑轮组自身部件的摩擦机械自身摩擦越大，效率越低对机械进行保养，保持良好的润滑，减少摩擦4．问题：你对实验中测量滑轮组机械效率的方法有什么意见？还有其他方法吗？总结：由于绳子自由端移动距离s和钩码提升高度h是有关系的，即s=nh，所以只要知道滑轮组中吊着动滑轮的绳子段数n就可以根据，计算机械效率。四、小结本节课我们学习了有用功、额外功和总功的概念，还认识了机械效率，测量了滑轮组的机械效率。练习：1．请讨论：（1）越省力的机械，机械效率越高吗？（2）做功越多的机械，机械效率越高吗？（3）提高了机械效率可以省功吗？（4）做功越快的机械，机械效率越高吗？2．机械效率越大的机械必定是（ ）　　A．越省力 B．越省功　　C．有用功越多 D．有用功在总功中占的比例越大。3．不计摩擦，用定滑轮、动滑轮、滑轮组分别提升同一重物上升同一高度，则机械效率最大的是（ ）A．定滑轮 B．动滑轮C．滑轮组 D．一样大4．调查我们生活中常用的各种机械的效率情况和提高效率的主要措施。 复习好上节课中功的概念与计算公式，为本节课的学习做好知识准备。以生活中的简单问题设置情境，激发学生思考，使学生弄清有用功、额外功和总功的含义，以及有用功、额外功和总功的关系。用两个量的比值来定义物理概念，是学习中的难点。因此教学中，我们并没有直接给出机械效率的定义，而是再次通过问题启发引导，让同学去讨论和发现，从而找到科学的表示方法。认识机械效率的意义，练习机械效率的计算，从学生熟知的问题中归纳提高机械效率的方法，引导学生通过解决生活中的问题，总结出物理知识。知道任何机械的效率总小于1的客观事实。通过讨论，学习制定实验方案和计划。通过实验探究，学习测定滑轮组的机械效率，并感受不同因素对滑轮组机械效率的影响。实验后讨论影响滑轮组机械效率的具体因素，反思实验过程，讨论更加简便的测量方法。通过对这些问题的讨论，使学生区别功、功率、机械效率这三个不同的物理概念，从而对全章的知识形成一个系统的知识体系。联系实际生活，开阔视野，从生活走向物理，从物理走向生活。
图13-21
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