第九章 人与机械
《9.5机械效率》教案
【 教学目标 】
1．知识与技能：
（1） 知道什么是有用功、额外功和总功。（A、B、C）
（2） 理解机械效率的定义及计算公式，会进行简单的计算；（A、B、C）
（3） 知道提高机械效率的意义和主要方法。 （B、C）
（4） 理解机械效率的定义及计算公式，会进行较为复杂的计算。（C）
2．过程与方法：
通过实验探究、交流讨论，培养学生的交流合作意识。 （B、C）
3．情感、态度与价值观：
关注生产、生活中各种机械的机械效率，具有用机械效率来评价机械的意识。（A、B、C）
【 教学重点、难点 】
1、 理解机械效率的概念
2、 如何提高机械的机械效率
【 教学过程 】
教师活动设计 学生活动设计
一、有用功、额外功和总功的概念 装修房子需要一些沙，这里有4种方案可以将沙提升上去？观看动画，将沙提升提问：第1种方法中人做了哪些功？ 第2种方法中，人又做了哪些功呢？第3种方法呢？这些功中，有哪些功是必须要做而且对我们是有用的呢的？又有哪些功是对我们无用但是又不得不做的功呢？结合第4种方法学习三种机械功有用功：对我们有用的那部分功。 额外功：对我们无用但又不得不做的功。总功：有用功和无用功统称总功。用 表示提升沙做的功是有用功，提升滑轮、口袋以及克服摩擦做的功是额外功。有用功和额外功之和叫总功。它们的关系是 举例提问加深理解有用功、额外功、总功的概念 提问，人用水桶从井中提水，有用功、额外功、总功各是什么？那如果是水桶掉到了水井里，想把水桶从井中提起来，有用功、额外功、总功各是什么呢？ 在教师的引导下学生回答：（B）回答：（A）回答：（A）回答：（B）回答：回答：提升水做的功是有用功；提升水桶做的功是额外功；二者之和为总功。 （B）回答：
二、机械效率 提沙到3楼，你认为选哪种方法好些呢？为什么？ 分组讨论，请代表回答 回答：省力或做的功少。
提问：“做的功少”指的是什么功少？有用功、额外功、还是总功？ 回答：总功。
提问：三个方法做的总功不同，有用功相同吗？任何机械所做的有用功只是总功的一部分。有用功所占的比例越大，说明机械的性能好。物理学中把有用功跟总功的比值叫做机械效率。机械效率的符号是η，读作： yita ，常用百分数表示。 说明：η为一比值，没有单位。例题： 如图利用一个滑轮组把重为180N的货物匀速提高2m，所用的拉力 F 是120N，求有用功、总功、额外功和动滑轮的机械效率。 教师板演。 解：人做的总功 等于人拉绳子的力 F 乘以在拉力作用下绳子的自由端被拉上去的距离s。人拉绳子的力F=120N，s=2×h=3×2m=6m，h 为货物提升的高度。 = Fs = 120N × 6m = 720J 有用功只是克服货物重力做的功。货物所受重力 G=180N ，提升高度 h=2m 。则 = Gh = 180N × 2m =360J = - =720J-360J=360J η = （ / ） × 100% =（ 360J/720J ） × 100%=50%在上题中如果提升的高度不是2米，而是1米，那么机械效率又是多大？那如果不知道具体的高度，而只是告诉了提升了h米，那机械效率又是多大？ （A）回答：相同。学生思考解答。（B）解答有用功（C）解答总共功（A）额外功（B）解答机械效率 （A）回答：还是50%（B）回答：还是50%
三、实验探究 四、如何提高机械效率五、课堂小结 如果题目中物重，拉力，提升的高度都没告诉具体的数值，我们如何表示机械效率？ 从前面的例题中可以知道，滑轮组的机械效率与提升的高度是无关的，那么滑轮组的机械效率与所提升的物体的重有关吗？提出问题：滑轮组的机械效率是否与所挂的物体的重有关猜想：设计实验：需要测哪几个量？实验步骤如何？实验中需要注意些什么？进行实验、收集证据：分析得出结论：机械效率表示有用功在总功中所占的比值，机械效率越大，做相同的有用功，需要的总功越少，机械能够更好地发挥效用。η的高低是机械性能优劣、质量好差的重要标志之一。 提问： 如何提高机械效率呢？ （C）回答：（C）回答：物重、摩擦、机械的自重等在探究的过程中，先按学生层次将学生分为A、B、C三层，再将学生分组，每组中A、B、C层的学生要搭配。在探究实验时，要合理分工，C层的学生负责组装滑轮，B层的学生操作，A层的学生记录。分组讨论后由C层的同学回答：一个机械的机械效率不是固定不变的，同一滑轮组，所提升的物体越重，则滑轮组的机械效率越大分组讨论 回答：1、可以采取减轻机械自重。2、减少滑轮与绳子之间摩擦。3增加被提起货物的重。
通过今天的学习，大家有些什么收获呢？ 找几个不同层次的学生分别谈谈自己的收获
六、课后作业 作业设计（分层次完成）
【 板书 】
机械效率
一、 有用功:
额外功:
总功: 有用功和额外功之和
二、 机械效率：η有用功跟总功的比值
η = （ / ） ×100% =[ /( + ) ]×100%
η无单位
实际机械 η＜ 100%；理想机械η =100%
三、 如何提高机械效率
1、 可以采取减轻机械自重。
2、 减少滑轮与绳子之间摩擦。
3、 增加被提起货物的重
作业设计：
A组
1、利用机械工作时，对人们有用的功叫 ，对人们无用但有不得不做的功叫 ， 和 的总和叫总功。W总= .
2、 叫机械效率，计算公式是 。任何机械的效率都 1.（“大于”“小于” “等于”）
3、有用功为60J，总功为100J,则额外功是 J，机械效率是 。
B组
1、一水桶不小心掉到了水井里，把它从水里提起来，对 所做的功是有用功，但 对所做的功是额外功。
2、总功为1000J, 额外功为60J，则有用功是 J，机械效率是 。
3、木箱重100N，箱内装的物品的重是500N，用力将木箱匀速提升到2米高处，则这个力所做的有用功是 J,额外功是 J，总功是 J，机械效率是 。
C组
1、滑轮组把140N的重物提升2米，如果滑轮组的机械效率是70%，则人所做的总功是多少？额外功是多少？
2、如图所示的滑轮组把重为200N 的物体提高2米，所用的拉力为625N，求总功，有用功，机械效率以及动滑轮的重。
3、建筑工地上，起重机几分钟内就能把所需要的砖送到楼顶，如果人直接用滑轮组来提升则需要几个小时，其原因是（ ）
A、起重机的功率大，做功多 B、起重机的机械效率大，做功慢
C、起重机的功率大，做功快 D、起重机的机械效率大，做功多
实验探究：
提出问题：滑轮组的机械效率的高低是否与所挂物体的重有关？
猜想：
设计实验：
需要测的物理量有：
进行实验、收集证据：
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 钩码上升高度h/m 有用功W有/J 机械效率
1
2
3
分析得出结论：
结论：
。
如何提高机械效率？
1、
2、
3、
课堂练习：
1、利用机械工作时，对人们有用的功叫 ，对人们无用但又不得不做的功叫 ，W总 = 。（A组）
2、有用功为600J，总功为800J,则额外功是 J，（A组）
3、总功为100J,额外功是40J, 机械效率是 。 （B组）
4、一台起重机将重1500N的货物提升4m，如果该起重机的机械效率是60%，则起重机做的有用功是 J，总功是 J，额外功是 J。（C组）
5、（04年重庆中考）家住农村的小李同学想测出家中一头肥猪的重，家里只有一个量程较小的弹簧测力计，他利用杠杆平衡的原理，称出了猪的重力。小李将猪用绳绑住挂在木棒上的B点，将棒的一端（O点）放在石坎上．人用力通过挂在A端的测力计拉起木棒的另一端使木棒刚好到达水平位置，如图8所示。图中弹簧测力计读数F=320N，OA== 1.6m，
OB=0.4m.求：
（1）如果猪的实际重力为1200N，猪被拉离地面升高了0.1m，小李做的有用功是多少焦？
（2）小李用力F拉测力计向上升高了0.4m，他做的总功是多少焦？
（3）小李同学测猪重使用的杠杆装置的机械效率是多少？
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4(共18张PPT)
第五节 机械效率
②人做功
①人做功
1、对沙子做功
2、对桶做功
3、克服自重做功
③人做功
1、对沙子做功
2、对桶做功
3、对动滑轮做功
必须做的，对我们有用的功
不需要的，但又不得不做的功
——有用功
——额外功
4、克服摩擦做功
1、对沙子做功
2、对桶做功
3、克服摩擦做功
机械的三种功
要提升沙，同时必须将动滑轮和口袋也提升，同时还要克服摩擦做功。这些功是对人们无用但又又不得不做的功：额外功。
提升沙是目的，有利用价值，对沙做的功是对人们有用的功：有用功
有用功和额外功统称总功
W有=G沙h
W总= W有+ W额
W总=FS
课堂练习
1、利用机械工作时，对人们有用的功叫 ，
对人们无用但有不得不做的功叫 ，
W总= .
有用功
额外功
W有+ W额
2、有用功为600J，总功为800J,则额外功是 J，
200
用哪种方法好？
机械效率
有用功与总功的比值叫机械效率
公式：
注意： 1、机械效率没有单位，一般用百分数表示。
2、η ＜1
η
×100%
W
W
h
=
有
总
用一个滑轮组，将180N的物体匀速提升2m高，拉力F为120N，求：有用功、总功、额外功、机械效率分别是多少？
已知：G=180N， h=2m, F=120N, s=3h=6m.
求： W有、 W总、 W额、η
解：W有=Gh=180N×2m = 360J
例题:
W总=Fs=120N×6m = 720J
η =W有/W总×100℅
=360J/720J×100%
=50%
答：
W额= W总－ W有=720J － 360J = 360J
用一个滑轮组，将180N的物体匀速提升2m高，拉力F为120N，求：有用功、总功、额外功、机械效率分别是多少？
已知：G=180N， h=2m, F=120N, s=3h=6m.
求： η
解：W有=Gh=180N×2m = 360J
例题:
W总=Fs=120N×6m = 720J
η =W有/W总×100℅
=360J/720J×100%
=50%
答：
W额= W总－ W有=720J － 360J = 360J
1m
S=3h=3m
h=1m
180J
360J
3m
η =W有/W总×100℅
=180J/360J ×100℅
=50%
1m
用一个滑轮组，将180N的物体匀速提升2m高，拉力F为120N，求：有用功、总功、额外功、机械效率分别是多少？
已知：G=180N， h=2m, F=120N, s=3h=6m.
求： η
解：W有=Gh=180N×2m = 360J
例题:
W总=Fs=120N×6m = 720J
η =W有/W总×100℅
=360J/720J×100%
=50%
答：
W额= W总－ W有=720J － 360J = 360J
h
S=3h
h
3h
180h
360h
η =W有/W总×100℅
=180h/360h ×100℅
=50%
h
用一个滑轮组将 180N的物体匀速提升2m高，拉力F为120N，求：有用功、总功、额外功、机械效率分别是多少？
已知：G=180N， h=2m, F=120N, s=3h=6m.
求： η
解：W有=Gh=180N×2m = 360J
例题:
W总=Fs=120N×6m = 720J
η =W有/W总×100℅
=360J/720J×100%
=50%
答：
W额= W总－ W有=720J － 360J = 360J
h
S=3h
h
3h
180h
360h
η =W有/W总×100℅
=180h/360h ×100℅
=50%
重为G
为F
滑轮组的机械效率是多少？
W有=Gh
W总=FS
η =W有/W总×100℅
=Gh/FS ×100℅
滑轮组的机械效率与所挂物体的重有关系吗？
物重G
提升高度h
拉力F
绳的自由端通过的距离s
拉力F/N
绳子自由端移动的距离s/m
总功
W总/J
钩码重G/N
钩码上升高度h/m
有用功
W有/J
机械效率h
1
2
3
结论：滑轮组的机械效率与所挂物体的重有关，所挂物体越重，则滑轮组的机械效率越大。
如何提高机械的效率？
1、增加所挂物体的重
2、减小摩擦
3、减小机械的自重
一些机械的机械效率：
滑轮组：50%－70%
起重机：40%－50%
抽水机：60%－80%
你有什么收获
一、机械的三种功：
有用功 ：对人们有用的功。
额外功 ：人们不需要但又不 得不做的功
总功 ：有用功与额外功的总和
二、机械效率：
1、定义：有用功与总功的比值。
2、如何提高机械效率
（1）减小机械的自重
（2）减小摩擦
（3）增加所挂物体的重
×100%
W
W
h
=
有
总
作业：
作业设计
课堂练习
3、总功为100J,额外功是40J, 机械效率是 。
4、一台起重机将重1500N的货物提升4m，如果该起重机的机械效率是60%，则起重机做的有用功是 J，总功是 J，额外功是 J。
6000
10000
4000
60%
5、（04年重庆中考）家住农村的小李同学想测出家中一头肥猪的重，家里只有一个量程较小的弹簧测力计，他利用杠杆平衡的原理，称出了猪的重力。小李将猪用绳绑住挂在木棒上的B点，将棒的一端（O点）放在石坎上．人用力通过挂在A端的测力计拉起木棒的另一端使木棒刚好到达水平位置，如图8所示。图中弹簧测力计读数F=320N，OA== 1.6m，OB=0.4m.求：
（1）如果猪的实际重力为1200N，猪被拉离地面升高了0.1m，小李做的有用功是多少焦？
（2）小李用力F拉测力计向上升高了0.4m，他做的总功是多少焦？
（3）小李同学测猪重使用的杠杆装置的机械效率是多少？
W有=Gh=1200N × 0.1m=120J
W总=Fs=320N×0.4m = 128J
η =W有/W总×100℅
=120J/128J×100%
=93.75%
