(共27张PPT)
第1课时 认识机械效率
第3节 机械效率
学习目标
1.能结合实例了解什么是有用功、额外功和总功.
2.理解什么是机械效率.
课前自学准备
课标要求
学习重点
学习难点
知道机械效率η＜1，理解有用功、额外功、总功之间的联系和区别
理解机械效率的概念，理解额外功产生的原因，并能运用公式η = ×100%进行计算.
课前自学准备
预习检测
1.为达到某一目的必须做的功叫________；并非我们需要，但又不得不做的功叫________；使用机械时，动力所做的功叫______，它是________和________之和.三者的关系用字母表示：_________
________________。
2.物理学中，将______与______的比值叫做机械效率，用字母____表示，则机械效率的计算公式是________.
有用功
额外功
总功
有用功
额外功
W总=W有+W额
W有
W总
η
η=
3.由于任何机械本身都有______，转动部分都存在着______，所以使用任何机械都不可避免地要做额外功，因此机械效率总是______1，使用任何机械不省____.
重力
摩擦
小于
功
课堂教学展示
情景导入
生活中我们常常会遇到“效率”这个词，例如学习效率，工作效率等。利用机械帮助我们完成某项任务，也会涉及效率问题。
课堂教学展示
进行新课
有用功、额外功、总功
知识点一
要把一堆沙子运到楼上，你有哪些方法?
直接提升物体做功，与使用机械提升物体做功相同吗？
实验
使用动滑轮是否省功
如图甲，用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定高度，计算拉力所做的功。
如图乙，用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，再次计算拉力所做的功。
动滑轮做功
h=0.1m
h=0.1m
0.24J
0.2J
0.04J
G/N h/m W直/J F/N s/m W机/J
2 0.1 0.2 1.2 0.2 0.24
实验结果
有用功
总功
实验结果表明，尽管使用动滑轮会省力，但由于滑轮本身所受的重力以及摩擦等因素的影响，我们要多做功。
有用功 W有用：为了达到某一目的必须做的功.
额外功 W额外：为了达到某一目的的过程中，并非我们需要但又不得不做的功.
总功 W总：有用功与额外功的总和.
W总= W有用+W额外
认识机械效率
知识点二
在使用机械工作时，有用功在总功中所占份额越多越好。它反映了机械的一种性能，物理学中表示为机械效率。
1．定义：有用功跟总功的比值。
2．公式：
3．用百分数表示。总小于1。
例题 起重机把质量为0.5t的重物匀速提升了3m，而它的电动机所做的功是3.4×104J，起重机的效率是多少？g取10N/kg。
解：起重机匀速提升重物所用的力与物体所受的重力大小相等
起重机提升重物所做的功是有用功
起重机的电动机所做的功是总功
因此，起重机的机械效率
课堂教学展示
随堂演练
1．关于机械效率的说法中正确的是 （ ）
A．越省力的机械，效率越高
B．做有用功越多的机械，效率越高
C．做相同的功，额外功的值越小，效率越高
D．做功越快的机械，效率越高
C
2.下列说法中正确的是（ ）
A.机械效率越高，机械做功一定越快
B.做功越多的机械，机械效率一定越高
C.功率越大的机械，机械效率一定越高
D.做功越快的机械，功率一定越大
D
解析：功率是表示机械做功快慢的物理量，功率大只表示机械做功快;机械效率是表示机械对总功利用率高低的物理量，机械效率高只表示机械对总功的利用率高.功率大的机械，机械效率不一定高;机械效率高的机械，功率也不一定大，所以A、C选项错误.做功越多的机械，有用功与总功的比值不一定大，机械效率不一定高，所以B选项错误.做功越快，功率一定越大，因为功率是表示做功快慢的物理量，所以D选项正确.
3.判断正误
（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）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）机械效率越高，越省力 （ ）
√
√
×
×
×
×
×
4.用500N的力拉着滑轮组绳子的自由端移动8m,可将滑轮组悬挂的重为1500N的物体匀速提高2m,则额外功占总功的百分比是（ ）
A.25% B.75% C.15% D.85%
A
解析：提升重物做的功为有用功
W有=Gh=1500N×2m=3000J,
拉力做的功为总功
W总=Fs=500N×8m=4000J.
故额外功W额=W总-W有=4000J-3000J=1000J，所以额外功占总功的百分比为 =25%.
课堂教学展示
教学板书
课堂教学展示
课堂小结
机械效率
η<1
拓展延伸
如图所示用滑轮或滑轮组（单个滑轮的型号、重力相等）提起同一重物，其中机械效率最高的是（ ）
解析：机械的自身重力影响机械效率的大小，那么用定滑轮、动滑轮分别提起同一物体时，定滑轮的机械效率大些.
B
A
B
C
D
课后反馈总结
布置作业
1.从课后习题中选取；
2.完成练习册本课时的习题。
课后反馈总结
教学反思
1.在区分有用功、额外功和总功时，可以让学生进行思考和讨论，明白对沙子所做的功是有用功，而对其他的如动滑轮、绳子、人自身重力等做的功，是无用而又不得不做的功，叫额外功.实际过程中使用机械做的功为总功.接着，教师还可以让学生结合实际事例相互交流与分析，从而加深理解有用功、额外功和总功的概念.
2.理解机械效率时，可以结合身边使用机械的实例，设计数据计算有用功、额外功和总功，再计算机械效率，这样既熟悉了功的计算，同时加深了机械效率的理解.
3.改变提起的物体的重力可以影响机械效率，教师可以设置“同一滑轮组提起不同重力的物体时，计算它的机械效率”的题目，让学生动手计算进行比较，来消除学生心里的疑惑（这个也可以留在下一课时中加深学生对这一问题的理解）.
课后反馈总结
针对练习
4.用一个动滑轮在5 s内将一重为200 N的物体匀速向上提起3 m，拉力为150 N.这个动滑轮的机械效率是多少？拉力的功率有多大？
解：机械效率η= = ≈66.7%.
拉力的功率P= = =180W.
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第2课时 探究机械效率
学习目标
1.能结合实例进一步了解什么是有用功、额外功和总功.
2.理解什么是机械效率，能够设计实验测量斜面、滑轮组、杠杆等简单机械的机械效率，并利用实验探究的数据计算机械效率，知道机械效率总小于1.
课前自学准备
课标要求
学习重点
学习难点
探究斜面、杠杆、滑轮等简单机械的机械效率，掌握影响机械效率的因素.
掌握机械效率的计算，理解如何提高机械效率.
课前自学准备
预习检测
1.测滑轮组机械效率时，克服被提升的物重所做的功为______功，作用在绳子末端拉力做的功为____功，计算滑轮组机械效率的公式η= = 或η= 。
2.影响滑轮机械效率的因素主要有__________、____________、绳重和摩擦等. 对同一滑轮组，提升的物重增大了，其机械效率会_______。
3.影响斜面机械效率的因素有_______________
、________________两个因素。
有用
总
动滑轮的重
提升的物重
增大
斜面的倾斜程度
斜面的粗糙程度
课堂教学展示
情景导入
上坡时走S形路线，利用斜面搬重物到车上，这样都可以省力。
课堂教学展示
进行新课
探究简单机械的机械效率
知识点一
实验
测量滑轮组的机械效率
实验原理
实验器材
弹簧测力计、刻度尺、
铁架台、滑轮、细线、钩码。
竖直向上，缓慢拉动测力计。
注意事项
一、保持动滑轮重一定，改变钩码重力。
次数 G/N h/m W有/J F/N s/m W总/J η
1
2
3
F
F
结论：动滑轮重一定，物重越大，机械效率越高。
二、保持钩码重力一定，改变动滑轮重。
F
F
次数 G/N h/m W有/J F/N s/m W总/J η
1
2
3
结论： 物重一定，动滑轮越重，机械效率越低。
如何提高机械效率
知识点二
现代社会是讲求效率的社会，时时、事事、处处都追求高效率，以尽可能少的消耗能源，取得尽可能多的效益。
提高机械效率可以充分地发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。
那么，怎样提高机械效率呢？
怎样提高机械效率
提高机械效率的方法
减轻机械自重;
减小机械间的摩擦(加润滑油);
允许情况下增加物重。
课堂教学展示
随堂演练
1．图为测量滑轮组机械效率
的实验装置，钩码总重6 N。
（1）实验时要竖直向上______
拉动弹簧测力计，由图可知拉力
大小为 ______N，若钩码上升的
高度为8cm,则弹簧测力计向上移动______cm,该滑轮组的机械效率为________。
（2）若仅增加钩码的个数，该滑轮组有机械效率将_______（选填：“增大”、“减小”或“不变”）
缓慢
2 .4
24
83.3%
增大
2．在“测滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮
组进行两次实验，实验数据如下表：
（1）此实验所用滑轮的个数至少是____个，其中动滑轮有_____个。
（2）第一次实验测得滑轮组的机械效率为________，第二次实验时滑轮组的机械效率______第一次的机械效率（选填“大于”、“小于”或“等于”）
3
2
62.5%
大于
次数 钩码重/N 钩码上升高度/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计移动距离/cm
1 2 10 0.8 40
2 5 5 1.5 20
3、马峰同学想通过实验来探究斜面的机械效率和什么因素有关。他猜想斜面的机械效率可能与斜面的粗糙程度及斜面的倾斜度有关．他设计了如图所示的实验装置，实验中保持木块的拉力与斜面平行，并且匀速拉动木块．
（1）下面是马峰在实验中得到的数据，请你将表中未完成的空格填写完整。
次数 坡度 粗糙度 G/N 高度
h/m 拉力
F/N 斜面长
S/m 有用功
W有/J 总功
W总/J η
（%）
① 30° 粗糙 0.5 0.20 0.35 0.4 0.1 0.14 71%
② 30° 稍光滑 0.5 0.20 0.30 0.4 0.1 0.12? 83.3%?
③ 60° 粗糙 0.5 0.28 0.45 0.4 0.14 0.18 78%
（2）根据上表的数据，请你帮马峰同学总结得到的实验结论：
结论1：通过对比实验1和2，在斜面坡度和物重一定时，斜面越粗糙，机械效率越低．
结论2：通过对比实验1和3，____________
________________________________________。
（3）你认为该实验中较难控制的操作是
_________________ 。
粗糙程度和物重一定时，斜面的坡度越大机械效率越高
保持匀速拉动木块
4.测滑轮组机械效率时，所用实验装置如图所示．
（1）实验中要竖直向上 ______拉动弹簧测力计．
（2）表中第1次实验数据有错误，改正后计算其机械效率为________ ．
实验次数 物重G/N 物体上升高度h/m 拉力F/N 绳自由端上升距离s/m 机械效率
1 2 0.1 1.1 0.2
2 4 0.1 2.0 0.3 66.7%
匀速
60.6%
（3）比较两次实验的机械效率可得出结论：_________________________________________ .
这里用到的研究方法是 ____ ．（填字母）
A.类比法 B.控制变量法 C.等效替代法
（4）改变图中滑轮组的绕线方法，提起同一重物时，不计摩擦及绳重，滑轮组的机械效率________（填“变大”“变小”或“不变”）．
同一组滑轮，提起的物体越重，机械效率越大
B
不变
课堂教学展示
教学板书
课堂教学展示
课堂小结
结论：动滑轮重一定，物重越大，机械效率越高。
结论： 物重一定，动滑轮越重，机械效率越低。
提高机械效率的方法
减轻机械自重;
减小机械间的摩擦(加润滑油);
允许情况下增加物重。
拓展延伸
1.某实验小组利用如图所示的装置测滑轮组机械效率，记录数据如下表：
实验序号 钩码重/N 钩码上升的高度/N 拉力/N 绳端移动的距离/m 机械效率/%
① 4 0.1 1.8 0.3 74.1
② 6 0.1 2.4 0.3 —
（1）实验时，应沿竖直方向______拉动弹簧测力计；
（2）第2次实验中，拉力做的总功是____J，滑轮组做的有用功是____J，滑轮组的机械效率η=________（结果保留一位小数）.
（3）由记录数据分析，两次机械效率不同的主要原因是________________.
匀速
0.72
0.6
83.3%
钩码重不同
解析：在探究滑轮组的机械效率时，用弹簧测力计提升重物时应沿竖直方向匀速地拉动物体上升，拉力做的功为总功，对重物做的功为有用
功，滑轮组的机械效率η= = ，所以第二次
的总功W总=2.4N×0.3m=0.72J，第二次做的有用
功为W有=G物h=6×0.1m=0.6J，机械效率η=
= ≈83.3%，通过两次实验比较可得出，滑轮
组所提升的钩码重不同，机械效率不同，钩码越重，机械效率越高.
课后反馈总结
布置作业
1.从课后习题中选取；
2.完成练习册本课时的习题。
课后反馈总结
教学反思
1.实验探究过程中可以放开思维，让学生大胆质疑，提出各种猜想假设，分组由他们自己设计、进行实验，分析论证、得出结论.教师也可以参与到学生的实验中.充分发挥学生的主动性、积极性，让学生体会到获取知识的乐趣.
2.因为摩擦是影响机械效率的重要因素之一，实验中还可以使用粗糙程度不同的斜面，进一步探究摩擦对机械效率的影响，加深学生对机械效率的认识.
课后反馈总结
针对性练习
1.有没有机械效率为100%的机械？为什么？举例说明，通过什么途径可以提高机械效率.
解：没有机械效率为100%的机械，因为使用任何机械都要做额外功，也就是说有用功总小于总功，所以机械效率总小于1.提高机械效率的主要办法：改进机械的结构，例如提水时用容积较大而重量较轻的水桶;按规程进行保养，合理使用以减少摩擦等.
2.一台起重机将3600 N货物提高4 m，起重机做的有用功是多少？如果额外功是9600 J，总功是多少？机械效率是多少？起重机所做的额外功是由哪些因素引起的？
解：起重机做的有用功是：
W有=Gh=3600N×4m=14400J.
总功是：W总=W有+W额=14400J+9600J=24000J.
机械效率：η= = =60%.
起重机提升装货物用的容器所做的功、各部件之间的摩擦做的功等都是额外功.
3.在斜面上将一个重4.5 N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为1.8 N，斜面长1.2 m、高0.3 m.把重物直接提升h所做的功作为有用功，求这个斜面的机械效率.
解：斜面的机械效率η=Gh/（Fs）=4.5N×0.3m/（1.8N×1.2m）=62.5%.
