第十一 章 机械与功
4．机械效率
教
材
解
读
本节内容是第十一章《机械与功》当中的第4节，教材在本节之前就已经安排了有关于各种简单机械和功的内容，《机械效率》是在此基础上的进一步延伸，也可以说是对上述内容的综合分析和实际应用，体现了物理知识最终要服务于生产和生活的理念，同时它对学生学习和理解热机的效率、太阳能热水器、电动自行车等能量的利用率和转化率等起铺垫作用。所以本节课无论是从课标要求，还是从学生自身发展要求上看都处在一个比较重要的地位。
教
学
目
标
知识与技能
1.理解有用功、额外功和总功的含义。
2.理解机械效率的含义，并会用有关公式进行简单的计算。
过程与方法
1.通过教材观察做功的不同办法，明确使用机械要做额外功。
2.通过实例讨论，认识提高机械效率的主要办法。
情感、态度
与价值观
机械效率反映的是机械做功的性能。
重
难
点
处
理
重点：有用功、额外功和总功；理解机械效率的概念，会利用公式η＝×100%计算机械效率。本块内容建议由学生从实验中体会感知，由教师进行适当讲解，接着通过实例分析达到理解并应用的目的。
难点：机械效率。建议让学生充分认识相关的物理量，再借助实例分析、实验数据的计算及讨论分析的方法，帮助学生初步理解机械效率，最后再进行例题和习题的训练进行巩固。
合
作
探
究
探究课题：斜面的机械效率。
影响因素：斜面的倾斜程度和粗糙程度。
实验方法：控制变量法。
友情提示：实验时不要用小车，要选用重一些的木块，同时木板的摩擦要大一些，且应尽量做到匀速拉动木块。
得出结论：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度有关；摩擦力越小，倾斜程度越大，斜面的机械效率越高。
讨论交流：1.实验时为什么要沿斜面匀速向上拉动木块？(保证测力计示数稳定，便于读数)
2.实验中需要测量哪些物理量？怎样计算总功和有用功？(需测物理量：物体重力G、物体上升高度h、拉力大小F、物体移动距离s ；应用公式：W总＝Fs、W有用＝Gh)
评估归纳：1.利用斜面提升物体时，产生额外功的原因是什么？如何计算额外功？(物体与斜面的摩擦是产生额外功的原因，故W额外＝fL)
2.如何提高斜面的机械效率？(减小摩擦、增大倾角)
典案 导学设计
学点1 有用功和额外功
阅读教材P86，思考：
问题1：对人们来说有用的那一部分功叫做__有用功__，对完成工作任务无用而又必须做的功叫做__额外功__，__有用功__和__额外功__之和叫做总功。
问题2：根据图11－4－1中的信息回答：
图11－4－1
①人直接提着沙桶上三楼，需要做的有用功是__600__J，额外功是__2520__J，总功是__3120__J。
②若人站在楼上，用动滑轮把沙桶提上三楼，需要做的有用功是__600__J，额外功是__180__J，总功是__780__J。
③若将桶改用为重5 N的口袋装沙子，则提沙子的过程中，需要做的有用功是__600__J，额外功是__90__J，总功是__690__J。
学点2 机械效率
(1)阅读教材P87，思考：
问题1：机械效率是__有用功__和__总功__的比值，它可以用公式η＝__×100%__表示。
问题2：由于使用任何机械都会做额外功，所以总会有η__小于__100%。
问题3：用如图11－4－2所示的滑轮组，将重为10 N的物体匀速提升0.1 m，拉力F＝6 N，在这一过程中，此滑轮组的机械效率为__83.3%__。
图11－4－2
问题4：提高机械效率的主要方法是__改进结构__或__减小摩擦__。
(2)进行如图11－4－3所示的实验，并把实验数据记录在下表中。思考：
图11－4－3
次数
钩码
重G/N
钩码上
升高度
h/m
有用功
W有用/J
弹簧测力计
示数F/N
绳子自由端
测力计移动
距离s/m
总功
W总/J
机械效
率η/%
1
4
0.1
0.4
3.2
0.3
0.96
42
2
4
0.1
0.4
2
0.5
1
40
3
6
0.1
0.6
2.4
0.5
1.2
50
问题1：实验中需要使用的测量工具是__弹簧测力计__和__刻度尺__。
问题2：在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上__匀速__拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数。
问题3：比较第1次实验和第2次实验，可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越__低__。
问题4：比较第2次实验和第3次实验，可得出结论：使用相同的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率越__高__。
问题5：分析实验数据，还可发现：同一滑轮组的机械效率主要与__承担的物重__有关；不同滑轮组的机械效率与__动滑轮的重__有关。
课件31张PPT。第十一章 功与机械4.机械效率第十一章 功与机械学点1 有用功和额外功 4.机械效率有用功有用功额外功额外功4.机械效率①人直接提着沙桶上三楼，需要做的有用功是______J，额外功是______J，总功是______J。
②若人站在楼上，用动滑轮把沙桶提上三楼，需要做的有用功是______J，额外功是_____J，总功是______J。
③若将桶改用为重5 N的口袋装沙子，则提沙子的过程中，需要做的有用功是______J，额外功是______J，总功是______J。6906002520312060018078060090学点2 机械效率 4.机械效率(1)阅读教材P87，思考：
问题1：机械效率是_______和_______的比值，它可以用公式η＝____________表示。
问题2：由于使用任何机械都会做额外功，所以总会有η______100%。总功有用功小于4.机械效率减小摩擦83.3%改进结构4.机械效率4.机械效率4.机械效率问题1：实验中需要使用的测量工具是__________和_________。
问题2：在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上________拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数。
问题3：比较第1次实验和第2次实验，可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越_____。弹簧测力计刻度尺匀速低4.机械效率问题4：比较第2次实验和第3次实验，可得出结论：使用相同的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率越_______。
问题5：分析实验数据，还可发现：同一滑轮组的机械效率主要与__________有关；不同滑轮组的机械效率与__________有关。动滑轮的重高承担的物重类型一 有用功、额外功与总功4.机械效率222.40.44.机械效率4.机械效率[方法指导]判断有用功和额外功的方法
同一做功过程中，做功的目的不同，有用功和额外功也不一定相同。判断有用功和额外功的关键是找准工作时的目标，对“目标”所做的功是有用功，而伴随“目标”所做的功均是额外功。 类型二 机械效率4.机械效率＝801004.机械效率4.机械效率类型三 测量滑轮组的机械效率4.机械效率例3 某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示，实验装置如图11－4－3所示：57834.机械效率4.机械效率(1)通过表中数据可分析出实验1是用图____(选填“甲”或“乙”)做的实验，实验2是用图______(选填“甲”或“乙”)做的实验。
(2)请在表中空白处填上恰当的数据。(保留整数)
(3)通过实验1和实验2的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率________。
(4)比较实验1和实验3可得出结论：使用同一滑轮组，__________可以提高滑轮组的机械效率。甲乙越低增加物重4.机械效率4.机械效率4.机械效率4.机械效率机械效率功的分类有用功额外功总功关系W总=W有用+W额外定义：有用功跟总功的比值影响因素滑轮组：物重、动滑轮重、绳重及摩擦斜面：斜面倾斜程度、斜面粗糙程度4.机械效率1．做值日时，小阳将一桶水从一楼提到二楼。此过程中，关于做功的说法正确的是( )
A．对桶做的功是有用功
B．对水做的功是有用功
C．对水做的功是额外功
D．克服自身重力做的功是总功B4.机械效率2．利用某机械工作时，动力做的功是400 J，其中额外功是100 J，动力做的有用功是______J，机械效率是______。 75%3004.机械效率B4.机械效率[答案] 480 J 600 J 120 J 80% 4.机械效率C4.机械效率A4.机械效率D4.机械效率83.3%匀速1.2课堂反馈(二十)A
[机械效率的基本概念及简单计算]
1．做值日时，小阳将一桶水从一楼提到二楼。此过程中，关于做功的说法正确的是( )
A．对桶做的功是有用功 B．对水做的功是有用功
C．对水做的功是额外功 D．克服自身重力做的功是总功
2．利用某机械工作时，动力做的功是400 J，其中额外功是100 J，动力做的有用功是________J，机械效率是________。
3．如图20－1所示，用甲、乙两种装置匀速提升同一重物，若每个滑轮重相同，物重大于滑轮重，不计摩擦及绳重。则下列说法正确的是( )
图20－1
A．甲较省力，机械效率较低 B．乙较省力，机械效率较低
C．甲较省力，机械效率较高 D．乙较省力，机械效率较高
4．如图20－2所示，工人用滑轮组将重480 N的物体匀速提升1 m，所用的拉力为300 N，
问：
(1)他做的有用功为多少？
(2)所做总功为多少？
(3)所做额外功为多少？
(4)该滑轮组的机械效率是多少？
图20－2
详解详析
1.B
2.300 75%
3.B
4.（1）480 J （2）600 J （3）120 J （4）80%
课堂反馈(二十)B
[机械效率的测量及其影响因素]
1．如图20－3所示，在测动滑轮机械效率的实验中，下列要求不正确的是( )
A．弹簧测力计必须先校零
B．弹簧测力计必须竖直向上拉
C．弹簧测力计必须在静止时读数
D．实验时装置旁的直尺(未画出)必须竖直放置
图20－3
2．在探究“影响滑轮组机械效率的因素”时，林红同学用如图20－4所示甲、乙两个相同的滑轮组来验证的猜想是：滑轮组的机械效率可能与( )
图20－4
A．被提升物体的重力有关 B．动滑轮的重力有关
C．物体被提升的高度有关 D．承重绳子的股数有关
3．如图20－5所示，使用滑轮组提升重物时，能够提高机械效率的方法是( )
图20－5
A．改变绕绳的方式 B．增大物体被提升的高度
C．减小物体被提升的高度 D．增大被提升物体的重力
4．如图20－6所示是“测定滑轮组机械效率”的装置。实验过程中必须________竖直向上拉动弹簧测力计，使钩码升高。林红同学做了3次实验，第3次实验弹簧测力计的示数如图所示，若钩码重3 N，则拉力的大小是________N，第3次实验的机械效率为________。
图20－6
详解详析
1.C 2.A 3.D
4.匀速 1.2 83.3%
