11.3如何提高机械效率教案1-2022-2023学年粤沪版物理九年级上册

1、11.3 如何提高机械效率一、教学目标1知识与技能（1）知道有用功、额外功和总功的含义，以及它们之间的关系；（2）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；（3）知道机械效率总小于1，知道提高机械效率的方法和意义。2过程与方法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。3情感态度和价值观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。二、课时安排2课时三、教学重点有用功、额外功、总功及机械效率。四、教学难点同一机械的效率是可变的。五、教学过程（一）导入新课 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

2、么，什么是机械效率呢？下面我们就来研究这个问题。（二）讲授新课什么是有用功与额外功1、让学生观察“活动1”，通过具体做功实例的分析，并引导学生回答下列问题，让学生知道“有用功”和“额外功”的含义。在这两个情景中，力对哪些物体做了功？哪些功是我们为了达到特定目的必须要做的功？哪些功是我们不需要但又不得不做的功？2、学生经过思考、讨论，可以答出：对于教材图13-16a，拉力对滑轮组做功时，拉力对重物、动滑轮、绳子以及克服各部分之间的摩擦力都做了功；其中，提升重物做的功是我们需要的功，对动滑轮、绳子以及克服摩擦所做的功是我们不需要但又不得不做的功。对于教材图13-16b：挖掘机对泥土、挖斗以及克服各

3、部件之间的摩擦力都做了功；其中，提升泥土所做的功是我们需要的功，对挖斗以及克服摩擦所做的功是我们不需要但又不得不做的功。3、在学生回答的基础上，教师给出提升物体时，“有用功”、“额外功”及“总功”的含义：有用功（W有用）：克服物体的重力所做的功。（W=Gh）额外功（W额外）：克服机械自身的重力做功（W=Gh）、克服摩擦力和绳子自重所做的功（忽略不计不要求计算）。总功（W总）：有用功和额外功的总和，即W总=W有用+W额外。（W=Fs）4、然后向学生指出：在实际用机械做功时，总功也等于动力对机械做的功。为了检验学习效果，可让学生分析下列情况中的有用功、额外功、总功，并说明这样分析的理由：用桶从井中

4、提水。（答：目的是把水提上来，所以提升水做的功是有用功，对水桶做的功是额外功，对水和水桶做的功是总功。）桶掉到井里，把桶从井中捞起。（答：目的是把水桶捞上来，所以对水桶做的功是有用功，对水做的功是额外功，对水桶和水做的功是总功。）用水桶把水提到楼上去。（答：目的是把水提到楼上，所以对水做的功是有用功，对水桶和人所做的功是额外功，对水、水桶和人做的功是总功。）什么是机械效率1、可用下面的问题引出机械效率的定义：（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，另一只是厚铁皮桶，你选择哪一只水桶？为什么？（答：选择轻质塑料水桶，因为提同样多的水，用塑料桶需要做的额外功较少。）

5、通过回答，使学生意识到：我们在使用机械做功时，额外功是不可避免的，但我们总希望做的额外功越少越好，也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。至此，可以引导学生自己总结出机械效率的定义和公式。（如何计算比例？引出有用功在总功中占的比例机械效率）2、为了加深对机械效率的理解，可以组织学生讨论以下问题：（1）机械效率的高低表示的物理意义是什么？（答：有用功在总功中所占比例的高低）（2）机械效率的单位是什么？（答：机械效率是两个功（W有用、W总）的比值，没有单位。）（3）为什么机械效率总小于1？能不能等于1？（使用机械做功时，一般情况下，不可避免地要做一部分额外功，有用功总小于总功，所以机械效率总小于1

6、）3、使用机械做功总是希望机械效率越大越好，以打水为例，引导学生讨论如何提高机械效率呢？方法一：额外功一定时，增加有用功；方法二：有用功一定时，减少额外功4、让学生解下列有关滑轮组机械效率的计算题，帮助学生从具体应用中理解有用功、额外功和总功，熟悉机械效率的计算公式，找到解答此类问题关键。例1、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 =50N10m =10N10m =500J =100JW额外G桶h W额外G水h=10N10m = 50N10m =100J =500J W总W有用W

7、额外 W总W有用W额外 =500J+100J =100J+500J=600J = 600J = = =83.3% =16.7%例2、如图13.3-1所示，建筑工人用滑轮组提升重为220N的泥桶，动滑轮重为20N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。如果工人将绳子匀速向上拉了6m，则泥桶上升了多少？滑轮组的机械效率是多少？已知：G桶=220N，G动滑轮=20N，s=6m，n=3求：h，解：泥桶上升的高度：。工人对泥桶做的有用功：W有用=G桶h=220N2m=440J。工人对动滑轮做的额外功：W额外=G动滑轮h=20N2m=40J。所以总功：W总=W有用+W额外=440J+40J=480J。滑轮组的机械

8、效率：。答：泥桶上升了2m，滑轮组的机械效率是91.7%。测算滑轮组的机械效率1、演示实验，并让学生明确：实验的目的是测算滑轮组的机械效率，因而要求出有用功和总功，为此，可引导学生通过下列问题的讨论，逐步设计实验方案：（1）滑轮组工作中的有用功怎样计算？需要测量哪些物理量？（答：W有用=G桶h，要测量物重G和物体上升的高度h。）（2）滑轮组的额外功是怎样产生的，是否便于测量？（答：克服绳重、滑轮的摩擦、动滑轮的重力所做的功都是额外功；显然，这些额外功很难直接测量。）（3）因为滑轮组的额外功不便直接测量，所以，用有用功和额外功之和求总功不方便。那么，还有其他简便的方法测算总功吗？需要测量哪些物理

9、量？（答：有。测出绳端的拉力F和拉力移动的距离s，根据W总=Fs计算出总功。）（4）为了求出滑轮组的有用功和总功，进而测出滑轮组的机械效率，除滑轮组外，实验中还需要哪些器材？（答：弹簧测力计和刻度尺。）2、学生讨论回答后，教师边演示边讲解做好实验的注意事项，学生观察实验并作好数据的记录（1）钩码上升的高度h，可用竖直放置在钩码旁的刻度尺读出，以钩码的下端为标准读数。（2）拉力F的大小由弹簧测力计的示数读出，要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，弹簧不要和外壳摩擦。（3）测量细绳自由端通过的距离s时，可事先在细绳自由端上作一标记，再拉弹簧测力计，用滑轮组提升重物。用刻度尺量出钩码上升的高度后，再量出细绳

10、标记移动的距离，就是细绳自由端通过的距离s。次序物重G/N弹簧测力计的示数F/N重物上升高度h/m绳子自由端移动的距离s/m动力对滑轮做功W总/J(W总=Fs)滑轮组对生物做功W有用/J(W有用=Gh)机械效率123、让学生根据收集的数据，计算出两次机械效率4、学生通过计算的结果，他们会发现：同一个滑轮组，在提升不同的重物时，其机械效率是不同的。（这是因为在提升重物时，物体越重，所做的有用功越多，有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率越高。）5、引导学生思考：还有什么因素会影响滑轮组的机械效率？为什么？（答：动滑轮的重会影响滑轮组的机械效率，动滑轮越重，额外功在总功中所占的比例就越大，机械效

11、率越低；滑轮自身部件的摩擦也会影响滑轮组的机械效率。）6、进一深化，引导学生讨论以下问题：（1）在以上实验中，还有其他方法测出绳子自由端移动的距离吗？（答：有。数出承担重物的绳子股数n，则绳子自由端通过的距离s=nh，h为重物上升的高度。）（2）如果不测出物体上升的高度h和绳子自由端移动的距离s，还能不能计算出滑轮组的机械效率？（答：能。因为s=nh，则机械效率。）7、让学生阅读教材了解一些设备的效率，知道提高机械效率的一些主要方法，培养学生合理改进机械、提高效率的意识。（三）重难点精讲1、有用功（W有用）：克服物体的重力所做的功。（W=Gh）2、额外功（W额外）：克服机械自身的重力做功（W=

12、Gh）、克服摩擦力和绳子自重所做的功（忽略不计不要求计算）。3、总功（W总）：有用功和额外功的总和，即W总=W有用+W额外。（W=Fs）4、机械效率有用功与总功的比值5、提高机械效率：额外功一定时，增加有用功；有用功一定时，减少额外功。（四）归纳小结【过渡】通过本节课的学习，你学到了什么？你还有什么问题？【总结】在学生回答的基础上，教师补充、解释。六、板书设计如何提高机械效率1、什么是有用功和额外功（1）有用功（W有用）：克服物体的重力所做的功。（W=Gh）（2）额外功（W额外）：克服机械自身的重力做功（W=Gh）、克服摩擦力和绳子自重所做的功（忽略不计不要求计算）。（3）总功（W总）：有用功和额外功的总和，即W总=W有用+W额外。（W=Fs）2、什么是机械效率（1）机械效率有用功与总功的比值（2）提高机械效率：额外功一定时，增加有用功；有用功一定时，减少额外功。七、作业布置同步练习册八、教学反思本节课主要是弄清楚有用功、额