沪粤版九年级物理第十一章第三节《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
学习
目标
知识与技能 1|了解有用功、额外功和总功的含义，以及它们之间的关系。
2、知道什么是机械效率，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。
3、知道实际机械的机械效率总小于1，了解提高机械效率的途径和意义
过程与方法 ：4、经历测算滑轮组机械效率的过程，学习测算机械效率的方法。
情感态度与价值观：5、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。
重点
知道什么是有用功、额外功和总功及机械效率的概念。
难点
同一机械机械效率是可变的
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
1、力学里的功包括两个必要的因素是什么？计算功的公式和国际单位制中功的单位是什么？
2、演示启发，引入新课。
G(N)
h(m)
W阻(J)
F(N)
S(m)
W动(J)
1.96
0.05
0.098
1.2
0.1
0.12
比较W动 和W阻发现W动>W阻为什么呢？引入机械效率。
现代社会是讲求效率的节约型社会，时时处处都要讲究提高效率，我们使用机械也要讲效率，那么。什么是机械效率呢？
学生思考
引起学生注意
讲授新课
（一）、什么是有用功、额外功和总功
1、首先引导学生阅读课本图并结合上面的实验进行讨论
①、在这两个情景，力对哪些物体做了功？ ②、哪些功是人们完成工作必须要做的功？
（3）、哪些功是我们不需要但又不得不做的功？
2、引出有用功、额外功、总功的概念。
①有用功：我们需要的有价值的功。
②额外功：克服机械自身的重力和摩擦力所做的功，对人们既无利用价值又不得不做的功。
③总功：有用功和额外功之和。使用机械时，总功也等于动力对机械做的功
3、讨论：（1）、用桶从井里提水，分析用用功、额外功、总功
（2）、桶掉到井里，把桶从井里捞上来，分析用用功、额外功、总功
（3）、引导学生讨论：杠杆、起重机、电梯等所有机械都有一些是有用功，一些是额外功。讨论一下，哪些是有用功，哪些是额外功？
（二）、机械效率
1、问题：（1）、当你用水桶提水时，有两只大小相同的水桶可供选择，一只是轻质塑料桶，另一只是厚皮铁桶，你选择哪一只桶为什么？
(2)、当你用动滑轮提升一只箱子时，你希望选择什么样的箱子，为什么？
2、小结：使用任何机械都不可避免要做额外功，额外功是不可避免的，我们希望做的额外功越少越好，或者说，有用功与总功越接近越好。
教师讲述：用功跟总功的比值叫做机械效率。
机械效率公式：
3、讨论：机械效率的高低表示的物理意义是什么？
为什么机械效率总是小于1？
强调：有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1。机械效率通常用百分数表示。
4、、引导学生阅读课本了解一些常见机械的效率及提高机械效率的意义及方法。（教师讲述：提高机械效率有重要的经济意义，可以减少能耗，降低生产成本，应对这个问题重视）。
巩固提升
1、建筑工人用滑轮组提升重2540N的货物。如图2所示，滑轮组把它提升1.7m。若不考虑摩擦，
（1）绳端移动的距离是多少m？ （2）若考虑摩擦、滑轮和绳子的物重，须在绳端施力800N，滑轮组的机械效率是多少？
2、 用一动滑轮将重200N的砂子提到9m高的脚手架上，所用力是120N，求有用功、总功、机械效率各是多少？
3、一物体质量为18kg，其所受重力为 _______ N．如图所示，小明用定滑轮将该物体在4s内匀速提高2m．所用拉力为200N．此过程中，小明做的有用功是________ J，定滑轮的机械效率是 ________，(取g＝10N/kg)
4、如图所示，用滑轮组把重为270N的货物匀速提到1m高的楼上，所用拉力100N，则有用功、总功和滑轮组的机械效率分别是多少？
5、用如图的滑轮组水平地拉动物体．已知物重为1000N，物体与地面间的摩擦力是240N，当绳端的拉力是100N物体移动了4m时。
求：有用功、总功和滑轮组的机械效率分别是多少？
6、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。
（三）、测算滑轮组的机械效率？
1、明确实验目的、实验原理、所需测的物理量及需要的实验器材
学生讨论下面的问题
（1）、根据公式，要测算滑轮组的机械效率，有用功怎样计算，为此，需要测哪些物理量？
（2）、滑轮组的额外功是否便于测量？利用W总=W有+W额测算总功方便吗？还有什么方法测算总功？需要测哪些物理量？
（3）、在该实验中，需要哪些实验器材。
2、教师边演示边讲解实验的注意事项
（1）、钩码上升的高度H，可由竖直放置在钩码旁的刻度尺读出，以钩码下端为标准
（2）、拉力F由弹簧测力计的示数读出，实验时要匀速拉动弹簧测力计，在拉动中读数，弹簧不要和外壳摩擦。
（3）、测量自由端移动的距离时，可事先在细绳自由端上做标志，再拉动弹簧测力计，使滑轮组提升重物，用刻度尺量出钩码上升的高低后，再测出细绳标志移动的距离。
3、学生实验，教师巡回自导，实验完毕后，各组汇报实验结果
4、学生讨论：
（1）、根据你的实验结果，分析同一滑轮组，在提升不同重物时，其机械效率是否相同，为什么？
（2）、还有什么因素影响滑轮组的机械效率？说明你的理由？
（3）、如果不测H和S，能不能算出滑轮组的机械效率？
巩固提升
1、[广州]图中剪刀剪纸的机械效率为80%，这表示( )
A．若作用在剪刀上的动力是1 N，则阻力是0.8 N
B．若作用在剪刀上的阻力是1 N，则动力是0.8 N
C．若作用在剪刀上的动力做功1 J，则有0.2 J 的功用于剪纸
D．若作用在剪刀上的动力做功1 J，
则有0.8 J 的功用于剪纸
2、一个人利用如图所示的滑轮组提起一个重2 400 N的重物，所用的拉力是500 N绳子自由端被拉下4 m下列说法正确的是( )
A.总功是9 600 J，机械效率是21%
B.有用功是1 200 J，机械效率是60%
C.有用功是2 400 J,机械效率是83%
D.总功是2 000 J机械效率是50%
3、小明用100N的力沿竖直方向将杠杆的一端拉下2m，杠杆的另一端将320N的重物提高了0.5m，
他做的有用功是多少？总功是多少？杠杆的机械效率是多少？
4、用一个动滑轮把500N的重物 提高1m，所用的拉力是300N， 在此过程中有用功为多少？总功为多少？动滑轮的机械效率为多少？
5.在下图中，物体A在地面匀速运动，对面对A的摩擦力是8N，A物体的重力是9N，弹簧测力计示数是F=5N，求滑轮组的机械效率？
6、利用如图所示的滑轮组，在F=80N的拉力作用下,将一个重为180N的物体匀速举高1m，绳重、摩擦不计。
求:
（1）W总=？
（2）W有用=？
(3) W额外=?
(4)η=?
(5) G动=?
7.（2017?潍坊）如图所示，斜面长s=1.5m，高h=0.3m。建筑工人将重G=500N的货物箱，用绳子从地面匀速拉到顶端时，沿斜面向上的拉力F=150N。忽略绳子重力。求：
（1）该过程拉力F做的功；
（2）该装置的机械效率；
（3）货物箱在斜面上受的摩擦力大小。
学生分析讨论
认识什么是有用功、总功、机械效率
了解常见机械的效率
学生练习
引导学生设计实验
学生实验
培养学生的分析能力
培养学生分析问题的能力
理论联系实际
培养学生应用物理知识解决问题的能力
培养学生的实验设计能力
培养学生的动手能力
课堂小结
板书
课件49张PPT。沪粤版 九年级上11.3 如何提高机械效率学习目标1、知道什么是有用功，额外功和总功。
2、知道什么叫机械效率，知道计算公式， 知道机械效率点小于1。
3、知道提高机械效率的意义和主要方法。 新知导入 问题：你会选用哪种方法？
一、什么是有用功与额外功有用功 W有用 ：对人们有用的功上图中提沙子做的功额外功 W额外 ：对人们既无利用价值又不 得不做的功上图中由于克服机械自重和摩擦需要做的功总功W总 ：有用功与额外功的总和上图中人施加的力所做的功新知讲解分析有用功和额外功（a）用滑轮组提起重物有用功：克服重物重力所做的功。
即：W有 = G·h额外功：克服动滑轮和绳子重力所做的功，还有克服摩擦力所做的功。（b）利用挖掘机搬运泥土有用功：克服泥土重力所做的功。
即：W有 = G·h。额外功：克服抓斗和机臂重力所做的功，还有克服摩擦力所做的功。 分析下列事例中的有用功、额外功、总功。不考虑绳重和摩擦。G水h+ G桶hG水h背书捞桶提水G书hG桶hG桶hG水hG书包h+G人hG水h+ G桶hG书包h+ G书h
+G人hW有用W总W额外的原因提钩码G码hFs提沙G沙hFs克服杠杆
重和摩擦克服动滑轮重、桶重和摩擦克服摩擦fLFLG箱h提木箱从表中你发现W有用和W总的有什么关系？W额外小结
总功等于有用功和额外功之和
即W总=W有+W额
由于存在额外功，即W额＞0，所以总功必定大于有用功，即
W总＞ W有 问题：你希望额外功多些好还是少些好？
二、什么是机械效率 使用机械做功时，额外功越少，有用功在总功中占的比例越大，机械的工作效率越高。 有用功W有与总功W总的比值叫机械效率。机械效率用η表示。有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 机械效率是表征机械性能的重要标志功率与机械效率的区别1、判断下面说法中是否正确．
(1)有用功越多，机械效率越高（ ）
(2)额外功越少，机械效率越高（ ）
(3)物体做功越慢，机械效率越低（ ）
(4)做总功越多，机械效率越低（ ）
(5)做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高（ ）
(6)做相同的总功时，有用功越多，机械效率越高（ ）××××√(7)利用现代科学技术，机械效率可以等于1 （ ）
(8)有用功在总功中占的比例越大，机械效率越高（ ）×√√课堂练习2、 用一动滑轮将重200N的砂子提到9m高的脚手架上，所用力是120N，求有用功、总功、机械效率各是多少？S=2h=2x9m=18m解：W有=Gh=200N×9m=1800J
W总=Fs=120N×18m=2160J
答：做的有用功是1800J，总功是2160J，杠杆的机械效率是83.3%。3、一物体质量为18kg，其所受重力为 _______ N．如图所示，小明用定滑轮将该物体在4s内匀速提高2m．所用拉力为200N．此过程中，小明做的有用功是________ J，定滑轮的机械效率是 ________，(取g＝10N/kg)18090％
3604、如图所示，用滑轮组把重为270N的货物匀速提到1m高的楼上，所用拉力100N，则有用功、总功和滑轮组的机械效率分别是多少？ 起重机匀速提升重物所用的力F物等于物体所受的重力G物解：W有用=F物h=G物h=270N×1m=270JW总=FS=Fnh=100N×3×1m=300J答：做的有用功是270J，总功是300J，杠杆的机械效率是90%。5、用如图的滑轮组水平地拉动物体．已知物重为1000N，物体与地面间的摩擦力是240N，当绳端的拉力是100N物体移动了4m时。
求：有用功、总功和滑轮组的机械效率分别是多少？ 解：起重机匀速拉动重物所用的力F物等于物体所受的摩擦力fW有用=F物S物=fS物=240N×4m=960JW总=FS绳=F nS物=100N×3×4m=1200J答：做的有用功是960J，总功是1200J，杠杆的机械效率是80%。6、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。解：W有用=F物S物=G物h=840N×1m=840JW总=FS=FL=400N×3m=1200J答：做的有用功是840J，总功是1200J，杠杆的机械效率是70%。 7、如图，用滑轮组匀速提起一个重为350N的物体，
物体在10s内上升了1m，人拉绳子的力为250N。
（不计绳重和摩擦）。求：
（1）人拉绳子做功的功率；
（2）动滑轮重；
（3）滑轮组的机械效率；
（4）若用此滑轮提升450N的重物，
该滑轮组的机械效率又为多大？解：（1）W总=FS=250N×2m=500J（2）W有用=G物h=350N×1m=350J
W额=W总-W有=500J-350J=150J
(3)(4)动滑轮重力不变，及额外功不变W有用=G物h=450N×1m=450JW额=150JW总=W有+W额=450J+150J=600J答：人拉绳子的功率为100W，动滑轮重150N，杠杆的机械效率是70%，若用此滑轮提升450N的重物， 该滑轮组的机械效率75%。信息浏览起重机：40%－50% 珠海拱北中学 赵兴华1804年特雷维辛克发明的蒸汽机车．蒸汽机的效率通常只有6%－15%．三、测算滑轮组的机械效率1、实验原理？
2、需要测哪些量？如何测？
用滑轮组提升物体，W有=Gh，W总=Fs，所以需要测出物重G 、拉力F、物体上升的高度h、绳子前进的距离S。3、不测S和h能否算出滑轮组的机械效率？
4、需要哪些实验器材？5、设计出实验记录表格刻度尺、钩码、弹簧秤、滑轮组两个、铁架台、长约2 m的细绳。能Gh（1）测出一个钩码的重力
（2）在滑轮组甲（一动一静）上挂两个钩码，记下钩码和
绳子自由端的位置。匀速拉动弹簧测力计，使钩码上
升一定高度，读出测力计示数，用刻度尺测出钩码上
升高度和绳自由端移动距离
（3）在滑轮组乙上（两动两静）挂
两个钩码重复上述实验
（4）在滑轮组乙上挂四个钩码重复
上述实验
（5）记录数据，并计算三次实验的
机械效率6、实验步骤实验的注意事项
（1）钩码上升的高度H，可由竖直放置在钩码旁的刻度尺读出，以钩码下端为标准
（2）拉力F由弹簧测力计的示数读出，实验时要匀速拉动弹簧测力计，在拉动中读数，弹簧不要和外壳摩擦。
（3）测量自由端移动的距离时，可事先在细绳自由端上做标志，再拉动弹簧测力计，使滑轮组提升重物，用刻度尺量出钩码上升的高低后，再测出细绳标志移动的距离。
7、进行实验8、分析讨论
（1） 比较两次两种滑轮组有什么不同？机械效率有何差异？
（2）分析影响滑轮组机械效率的因素是什么？
动滑轮个数不同提升相同的重物，动滑轮越重，机械效率越低A、物体的重力。同一滑轮组，提升物体越重，机械效率越高
B、动滑轮重，提升相同的重物，动滑轮越重，机械效率越低
C、摩擦（滑轮组轮与轴及轮与绳之间的摩擦），减小摩擦可以减少额外功，提高机械效率
3、如何提高机械效率 ？
A、改进机械的结构，减小机械自重
例如：动滑轮太重，使滑轮组机械效率很低，换用较轻 滑轮就可提高其机械效率。
B、减小机械间的摩擦力
例如：加强机械运动部位的润滑。拓展提高 1、[广州]图中剪刀剪纸的机械效率为80%，这表示( )
A．若作用在剪刀上的动力是1 N，则阻力是0.8 N
B．若作用在剪刀上的阻力是1 N，则动力是0.8 N
C．若作用在剪刀上的动力做功1 J，则有0.2 J 的功用于剪纸
D．若作用在剪刀上的动力做功1 J，
则有0.8 J 的功用于剪纸D2、一个人利用如图所示的滑轮组提起一个重2 400 N的重物，所用的拉力是500 N绳子自由端被拉下4 m下列说法正确的是( )
A.总功是9 600 J，机械效率是21%
B.有用功是1 200 J，机械效率是60%
C.有用功是2 400 J,机械效率是83%
D.总功是2 000 J机械效率是50%B3、小明用100N的力沿竖直方向将杠杆的一端拉下2m，杠杆的另一端将320N的重物提高了0.5m，
他做的有用功是多少？总功是多少？杠杆的机械效率是多少？
解：W有=Gh=320N×0.5m=160J
W总=FS=100N×2m=200J
答：做的有用功是160J，总功是200J，杠杆的机械效率是75%。4、用一个动滑轮把500N的重物 提高1m，所用的拉力是300N， 在此过程中有用功为多少？总功为多少？动滑轮的机械效率为多少？解：W有=Gh=5000N×1m=500J
W总=FS=300N×2m=600J
答：做的有用功是500J，总功是600J，杠杆的机械效率是83.3%。5.在下图中，物体A在地面匀速运动，对面对A的摩擦力是8N，A物体的重力是9N，弹簧测力计示数是F=5N，求滑轮组的机械效率？解：W有用=F物S物=fS物=8N×Sm=8sJW总=FS绳=F nS物=5N×2×Sm=10sJ答：动滑轮的机械效率是80%。 6、利用如图所示的滑轮组，在F=80N的拉力作用下,将一个重为180N的物体匀速举高1m，绳重、摩擦不计。
求:
（1）W总=？
（2）W有用=？
(3) W额外=?
(4)η=?
(5) G动=?解：W总=FS=80N×3m=240J W有用=G物h=180N×1m=180J
W额=W总-W有=240J-180J=60J
答：做的有用功是160J，总功是240J，杠杆的机械效率是75%，动滑轮重150N。7.（2017?潍坊）如图所示，斜面长s=1.5m，高h=0.3m。建筑工人将重G=500N的货物箱，用绳子从地面匀速拉到顶端时，沿斜面向上的拉力F=150N。忽略绳子重力。求：
（1）该过程拉力F做的功；
（2）该装置的机械效率；
（3）货物箱在斜面上受的摩擦力大小。解：W有用=Gh=500N×0.3m=150JW总=FS=150N×1.5m=225JW额=W总-W有=225J－150J =75J 答：拉力做的功是225J，机械效率是66.7%，物体受到的摩擦力是50N。机械效率课堂总结有用功 W有用 ：对人们有用的功额外功 W额外 ：对人们既无利用价值又不 得不做的功总功W总 ：有用功与额外功的总和机械效率有用功额外功总功板书设计作业布置课本第13到14页自我评价与作业1、2、3、4、5题谢谢21世纪教育网（www.21cnjy.com) 中小学教育资源网站 有大把高质量资料？一线教师？一线教研员？
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