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第十四章机械能(四、机械效率)

目标

1．知识与技能

了解什么是有用功、额外功和总功。
理解什么是机械效率。

2．过程与方法
通过参与探究斜面机械效率的活动，学习拟订简单的科学探究计划和实验方案。

说明与建议

有用功和总功
首先让学生看课本图14.4-1，弄明白三幅画的意思，然后讨论用图中三种不同方法，把100N重的沙子运上三楼，哪种办法最好。学生可能对第二、三两种方法的区别不太理解，可引导学生注意桶的重量与口袋重量的不同。然后引导学生分析每种情况需要做的功，引出有用功、额外功、总功的概念。

想想议议

这里意在使学生加深了解有用功、额外功的概念。实际使用机械时，人们总是希望额外功少些。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。通过讨论，让学生明白什么是有用功，什么是额外功。

机械效率

为了使学生明白为什么要引入机械效率这一概念，懂得机械效率的意义，在讲述有用功和额外功之后，应强调指出，使用机械做功，为了工作需要以及不可避免地存在摩擦等原因，额外功是不可避免的。例如用水桶从井里提水，目的是把水提上来，所以提水的功是有用功，提桶的功是额外功，而为了把水提上来，水桶是不可缺少的。额外功是我们不需要的，它白白浪费能量，因此应尽量减小它。使用不同的机械来提起物体，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。不同机器这方面的差别，通常用有用功在总功中占的百分比来表示，叫做机械效率，给出机械效率的公式。一台机器所做的有用功与总功越接近，这台机器的机械效率就越高。
课本列举了一个计算机械效率的例题，意在练习机械效率公式的应用，使学生加深认识有用功和总功的概念。
最后指出，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。还可以让学生议议：除了用机械做功有个效率问题外，干别的事情有没有效率问题，在更广阔的背景下对效率问题有个初步观念。

探究斜面的机械效率

这个探究的目的是让学生学习测量斜面的机械效率，通过探究加深对机械效率的理解，摩擦是影响机械效率的重要因素之一，同时让学生进一步认识利用斜面也可以省力。
教师在引导学生提出问题后，要让学生独立完成探究过程。同时还可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。

动手动脑学物理
1．有用功是14400J，总功是24000J，机械效率是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功等都是额外功。
2．略。
3．提高机械效率的主要办法是：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等；按规程进行保养、合理使用以减小摩擦。
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相关知识

机械效率》

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机械效率》教学设计

1
推荐机械效率》教学设计
一、教材分析
1、本节内容不仅属于《机械与人》章节的重点重要内容，同时也是整个八年级（初二）物理学习的集大成章节。其内容包含本章节机械功能特点、功、功率等相关知识，还囊括了多种受力分析、判断和物体运动、平衡等众多知识。可以这样说，本节内容基本上把一本书大部分知识都融汇交织于此。因此不仅是一堂新课，而且还是一堂涵盖面非常广的总结课，当然也是一堂很具有难度的挑战课。
2、本节课不仅学习新的物理概念“机械效率”，能够对于机械效率进行分析和计算，而且还需要让学生能够在学习和生活当中真正的理解”效率”的切实意义，能够在生产实际中解决实际问题，达到人文和科学的高度结合。
3、本节内容基本上可以认为是8年级物理学习一年以来的收关之课，通过本节的学习能够把学生对于物理学科的认识和理解水平提升一定的层次和高度。
4、本节教学不能停留在简单的理论分析上，更重要的是结合实验让学生真切的理解机械效率的意义。考验学生的实验探究，创造性、归纳总结、团队合作等多方面的能力。
二、学生分析
通过一年以来的学习，同学们储备了一定量的物理基本知识，掌握了一定的物理学习方法和具有一定的实验、实践方法和能力。大部分同学能够适应本节课的基本要求，同时也应当主意少数同学学习能力不足的现象。所以本节课的学习应当注意以下几点：
1、少一些高难度的理论分析和复杂的多步骤计算，尽量把抽象的知识生活化和形象化，让学生通过生活来理解知识，同时利用知识来解释、指导生产、生活。
2、适当的梯度和坡度，照顾不同学习能力层次的同学，让所有同学都能够参与学习和思考，有收获。
3、让学习走向生活，给学生预留一定的不同难度的课后实践探究问题，培养实践能力。
4、引导学生进行总结和反思，提升知识和能力的高度。
5、根据本地学生实际学习情况，本节内容分为两部分，两个教学时进行。第一部分让学生通过简单的实验理解机械效率，能够对相关问题进行分析和计算，达到对机械效率的切实理解，掌握实验探究各种机械效率的方法，为下一节实践探究各种机械效率做好充分准备。第二部分为实践探究课，同学们应用上节所掌握的知识和方法及要求探究不同机械在多种情况之下的机械效率，并且进行归纳总结，加深对机械效率的认识理解，同时能够利用所掌握和发现的知识去解决生产生活的实际问题。
三、教学目标
1、知识和技能目标
①理解有用功，额外功，总功，以及三者之间的区别、来源、联系等关系。
②掌握机械效率的意义和计算方法。
③掌握通过实验、实践探究、测量和分析计算各种机械的机械效率的方法。
2、过程和方法目标
通过实验采集数据和分析，初步形象的理解机械效率，然后能够在理论分析的层次更加深入透彻的理解机械效率以及影响机械效率的各种因素。并且最终能够从理论走向生活和生产。
3、情感和态度目标：
培养学生合作的团队精神，实事求是的科学态度以及理论实践相结合，主动探究寻求真理的科学精神。
四、重难点：
重点：通过实验探究初步理解机械效率，能够进行简单的计算分析。
难点：对机械效率深入分析，掌握机械效率的影响因素，能够区分功、功率、机械效率等容易混淆的概念和意识。掌握实验探究机械效率的基本方法。
五、教学设备和教辅工具
多媒体投影仪、滑轮、细线、弹簧测力计、铁架台、钩码等
六、设计思想
本堂课应该有以下几点突出表现：
1、教师成为学生们学习的引导者，巧妙和高效的引导学生发现问题和解决问题，不应该成为知识的灌输者，甚至教师要学会装“不懂”让学生教老师，体现学生在学习中的主体地位，培养自我学习的能力。
2、实验、实践和理论相结合，首先由生活发现问题，通过实验探究归纳总结，解决问题。然后上升到高层次的理论分析，最后又回归到生产生活中。切实的体现物理科技知识教育的价值和意义。
3、师生之间具有良好的互动，教师能够切实的掌握学生对于知识和能力的把握程度，能够随机应变，及时调整教学方式及内容。
4、巧妙铺垫，预留学习内容，为下节实验探究做好充分的准备。
七、教学流程
1、学生课前预习
2、课堂用简明、形象的问题引入新课题
3、实验探究，归纳总结
4、小习题训练，检查知识掌握程度
5、对机械效率深层次，高高度的理论分析，掌握测量机械效率的基本方法
6、安排课后作业，以及下节学习内容
7、总结
八、教学详细环节以及学生活动
（一）引入新课，简单的知识构建
1、让学生选择搬运砖块的方式引入新课
学生活动：抽点学生回答，让其说明理由
2、分析有用功、额外功、总功
有用功：为了达到目的必须做的功
额外功：为了达到目的，不得不克服其他阻碍因素所做的功
总功：使用机械时所做的功，等于有用功和额外功的总和
学生活动：教师引导示例，利用多媒体展示图片，学生分析运送砖头时的有用功，额外功、总功。
引导学生分析：在实际使用机械的时候，总功总是大于有用功，不得不做额外功。
3、引导分析机械效率
分析引入原因
①定义：有用功和总功的比值
②表达式：
③说明：1:数值用百分数表示，没有单位
2意义和作用：评估机械的性能，效率。
学生活动：翻看书本，找出答案回答。并且对知识点加强记忆。
（二）实验探究，切实体验实际，测量滑轮组的机械效率。
1、向提问如何进行实验体验和测量滑轮组机械效率机械
学生活动：思考，讨论和回答，教师引导
2、学生分组实验，采集数据，分析计算，并且把各组数据公布于黑板之上。教师引导学生归纳总结，进行评估。

后来改为观看我所做的实验视频

（三）课本例题分析处理，明确规范解题格式、方法和要求。
学生活动：抽点学生分析题目，讲解思路。强化解题格式。
（四）深层次的分析理解机械效率
1、公式的变形应用，配置一道小型的练习题。
练习1、已知某工地上滑轮组的机械效率是85%，要把质量为200千克的砖块提升10米，则滑轮组自由端拉力应该做多少功？
学生活动：思考，回答，练习，记忆强化。
2、机械效率与有用功，额外功、总功的关系
学生活动：讨论效率大越大，则说明机械所做的有用功越多？
机械效率大小跟所做的各种功大小没有任何必然的关系，只说明有用功在总功当中的比例、份额。当控制变量时，讨论相互之间大小关系。
3、讨论思考：机械效率的范围
机械效率小于1，所以各种机械可以按照我们需求省力或者省距离，但是绝对不省功。
4、讨论思考：机械效率与功率的区别，能否说机械效率越大，则功率越大，或者说功率越大，效率越大？
两者从不同的角度来描述机械的性能
5讨论回答：如何提高机械效率？
当有用功一定时，尽量减少额外功（减小总功）提升相同质量的砖头一定高度
当额外功一定时，尽量增加有用功同一个滑轮组提升重物，尽量增加重物质量，好比打的包车，尽量多座人
当总功一定时，减小额外功电动机提升重物时，尽量减少附载物
6实际操作中如何提高机械效率：
减小摩擦，给滑轮组添加润滑油等
减少、减轻附载物
组合机械越多，效率越低！
（五）、观看实际生产生活中机械的使用，掌握选择机械的方法
（六）、简单习题训练，检测知识掌握程度。
①下列关于机械效率的说法，正确的是（）
A.越省力的机械，机械效率越高B.减小额外功，可以提高机械效率
C.机械效率越大，功率也越大D.额外功越大，机械效率越小
②为了提高机械效率，下列各种措施中有效地是（）
A.有用功一定，增大总功B.总共一定，增大额外功
C.有用功一定，减小额外功D.额外功一定，减小总功
③甲乙两台机器，甲的机械效率是85%，乙的机械效率是60%，则（）
A.相等的时间内，甲机器所做的功多B.做同样多的功，甲机器花的时间少
C.甲机器比乙机器省力D.上述说法都不对
④一滑轮组，不记绳重和摩擦，用它来提升一重为G的货物时，其机械效率为80%。若用该滑轮组来提升一重为2G的货物时，其机械效率（）
A.大于80%B.等于80%C.小于80%D.无法确定
（七）总结本节课学习内容，引导如何对待生活学习。多，快、好、省。
（八）安排下节教学内容，安排课后作业。
下节课学习内容预告及安排：
1.实践探究同一滑轮组机械效率是否恒定、
2.探究斜面的机械效率的影响因素
要求：提出自己的猜想，别且根据猜想设计可行的实验验证方法，提前设计好数据采集表格。
九、课后作业：
1．用一个动滑轮把重为1000N的物体提高2m，所用的力是550N，则有用功为_____J，总功为_____J，这个滑轮组的机械效率为_____，动滑轮的重力_____N（不计绳重及摩擦）
2．如图1所示，用此装置拉一重为100N的重物，使其在地面上做匀速直线运动，若不计滑轮重和摩擦，所需拉力为8N，则物体与地面间的摩擦力为_____N。实际此装置的机械效率为80%，欲使物体以0.6m/s的速度沿水平地面前进，那么实际拉力为_____N，拉力在5s内做的功为_____J。
3.用500N的力拉着滑轮组绳子的自由端移动8m时，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％
4.一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比较[]?
A.总功不变，有用功增加了B.总功不变，额外功减小了?
C.有用功不变，总功减小了D.以上说法都不对?
5.起重机在1min内能把5.0×104N的物体匀速提高30m，它的机械效率是60%，在1min内，起重机所做的有用功为多少J？所做的总功为多少J？总功率是多少W？


6、用滑轮匀速提升360N的物体，假若滑轮组的机械效率为80％，绳子所能承受的最大拉力为100N，考虑既省力又方便，问：此滑轮组应由几个定滑轮几个动滑轮组成？实际拉绳的力多大？



十、板书设计：
机械效率
1、有用功：
2、额外功：
3、总功：
4、机械效率：
①定义：
②表达式：
③理解、强调：


练习题分析，作图，说明，草稿等

机械效率学案

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12-3机械效率
教学目标
1、知道知道有用功、额外功、总功；2、理解机械效率，会计算简单的机械效率；3、通过探究，知道使用任何机械都不省功；4、会测滑轮组的机械效率；5、在探究过程中培养合作意识。
学习重难点：1、机械效率；2、测滑轮组的机械效率。
教学方法：探究法、讨论法、练习法
教具：滑轮组，钩码，细线，弹簧测力计
学习过程：
一、探究：使用动滑轮是否省功
物体的重力G/m物体上升高度h/m直接举高物体所做的功W/J弹簧测力计读出拉力F/N弹簧测力计移动的距离s/m拉力所做的功W/J

结论：____________________________________________________。
讨论：为什么用动滑轮需要做更多的功？

二、几个概念
1、有用功（W有用）：_____________________________________。
举例：提升重物时对重物做的功就是有用功，W有用=G物h。
2、额外功（W额外）：_____________________________________。
举例：提升重物时对对滑轮做的功就是额外功，W额外=G动h；对绳子做的功，克服滑轮内摩擦做的功。
3、总功（W总）：_____________________________________。
举例：拉绳子的力所做的功，W总=Fs。
讨论：用桶从井中提水的时候，对做的功是有用功，对做的功是额外功。
如果桶掉进井里，从井里捞桶时，捞上来的桶带有一些水，这时对桶做的功是功，对水做的功是功。
三、机械效率
1、定义：_______________________________。
2、公式：________________。
a、使用机械时，不可避免地做______功，所以有用功总是______总功，因此机械效率总______1；
b、机械效率没有单位。
c、机械效率越高，机械性能越好，表示有用功占总功的比例越______，或额外功占总功的比例越______。
3、想一想：某起重机的机械效率是70%，它表示什么意思？

4、试一试：一个工人用如图所示的滑轮组提升2000N的货物，所用拉力为600N，物体上升了2m，不计绳重和摩擦，求：（1）有用功；（2）总功；（3）额外功；（4）机械效率。

四、完成教材87页实验：测滑轮组的机械效率
特别提示：提高物体时，一定要匀速竖直拉动弹簧测力计。
五、提高机械效率
例1、用一个重为100N的动滑轮提起一个重为500N的物体，不计摩擦，这时的拉力为_______N，动滑轮的机械效率为_______；若用这个动滑轮提升重为1000N的物体，拉力为_______N，动滑轮的机械效率为__________。
例2、提高机械效率的基本途径
由η===可知，增加___________，减少_______________可提高机械效率。
讨论：怎样提高滑轮组的机械效率？

六、我能行：
1、一台起重机将重3600N的货物提高4m，起重机做的有用功是_______J，如果额外功是9600J，总功是_______J，机械效率是______。
2、机械效率越高，则（）
A.所做的有用功越多B.所做的额外功越少
C.功率越大D.以上都不正确
3、在斜面上拉一个重4.5N的物体到高处，沿斜面向上的拉力为1.8N，斜面长1.2m、高3m。这个斜面的机械效率为多少？

4.用动滑轮把重40N的物体匀速提高20m,所用的拉力是25N,则拉力移动的距离是多少?动滑轮的机械效率是多少?

5.某人用如图所示的滑轮组将重3000N的物体提高6m,所用的拉力是1250N,则绳子自由端移动的距离是多少?此滑轮组的机械效率是多少?

6.用动力臂是阻力臂2倍的杠杆将重400N的货物抬高20cm,手向下压杠杆的力是250N,手下降的高度是多少cm?这个杠杆的机械效率是多少?

7.如图，不计绳重和各处摩擦。把重为120N的物体匀速提高3m,所用的拉力为100N，所用的时间为10S，求：
(1)有用功为多少？总功为多少？机械效率为多少？
(2)拉力做功的功率为多少？
(3)若匀速提升另一个重为160N的重物，拉力为多大？

《机械效率》说课稿

第十五章第二节《机械效率》说课稿
一、说教材
（一）教材分析：
教材地位：本节内容是第十五章《功和机械能》当中的第二节，教材在之前已经安排了有关于各种简单机械和功的内容学习，《机械效率》是在此基础上的进一步延伸，也可以说是对这些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。
教材内容：本节主要内容包括三个部分，1、“有用功、额外功、总功的概念；2、机械效率的概念及计算公式；3、探究“斜面的机械效率”实验。
（二）教学目标
1、知识与技能
①了解什么是有用功、额外功和总功。
②理解什么是机械效率
2、过程与方法
通过参与探究斜面机械效率的活动，进一步加深对机械效率的理解。
3、情感态度与价值观
在实验中培养合作精神，养成实事求是的科学态度和勇于创新的实验精神。
（三）重点与难点
重点：结合实例认识什么是有用功、额外功和总功；理解机械效率的概念，会利用公式η=W有用/W总进行计算。
难点：会分析影响机械效率大小的因素，指出提高机械效率的方法。
二、说学情
学生通过对第一节内容的学习，已经知道机械功的概念和计算方法，也了解了功的原理，在此基础上他们虽然具备了一定的思维能力和分析能力，但他们的思维还明显依赖于直观形象的材料，缺乏理性思维的能力，所以应该尽量为他们创设直接简单的问题情境，启发他们找出解决问题的方法。
三、说教法
本节课主要采用的教学方法是：演示实验法、创设情境法、分析讨论法、实验探究法。
四、说教学过程
（一）引入（大概用4分钟时间）
演示实验：通过让学生思考前后两次拉同样重的勾码到相同的高度，手做功为什么不相同？学生猜想之后揭开谜底：一个是用手做功，而另一个是用机械（动滑轮）做功。通过用机械可以省力但不省功，设疑：用机械做功的效率怎么样？从而引入今天学习的课题。
这样做最主要的目的是既回顾了机械可以省力、功的计算公式以及功的原理，又为这节课的新课内容教学奠定基础。同时可以激发学生的学习兴趣和求知欲望.
（二）新课教学（约30分钟）
1、分析比较演示实验中直接用手拉和用动滑轮拉所做的功，引出有用功、额外功、总功的概念。
通过简单的实验，创建直观的情境，让学生从简单内容入手，符合学生的认知过程。
2、引导学生讨论课本“想想议议”，加深有用功、额外功和总功概念的理解。
分析课本图片，让学生在已经知道有用功、额外功、总功概念的基础上，说出三种方法的有用功、额外功分别是对哪些物体做功，并计算这些功及总功的大小。
这样进一步理解有用功、额外功、总功的概念，突出本节课的一个重点，并在后面的教学中让学生自然得出机械效率的概念打下基础。
3、引导学生分析三种办法中有用功在总功中占的百分比,从而引出机械效率的概念及计算公式η=W有用/W总，并指出η总是小于1，机械效率通常用百分数表示。
这样设计体现了物理概念教学的有效性，通过计算让学生经历了物理概念的形成过程，获得更深刻的感性认识，同时也突出了本节课的另一个重点。
4、巩固知识，规范计算格式，讲解课本109页例题。
例题：起重机把质量为0.6t的重物匀速提升了3m，而它的电动机所做的功是34000J，起重机的机械效率是多少？
这个例题巩固知识、强调本节课的重点之外，也为后面的影响机械效率大小的因素做好了铺垫。
5、引导学生讨论例题的结果，并分析影响机械效率大小的因素，结合生产生活实例提出提高机械效率的方法。
通过结合具体生活事例，让学生更容易理解机械效率的意义和影响机械效率的因素。又可从中学会分析提高机械效率的方法。有效地突破了难点。
5、为了突出、巩固本节课的重点知识，也为了规范解题的计算格式，接下来对课本109页例题进行讲解。
6、探究实验“斜面的机械效率”，让学生进一步加深对机械效率的理解和实际分析能力。
首先通过创设情境设疑：利用哪块木板搭成的斜面推重物最省力？用最省力的斜面推重物机械效率是否最高？
让学生经历“提问—猜想—设计—实验—归纳—交流”的探究过程。
这是本节课的另一个重要环节。实验开始前通过设疑——猜想，能激发学生的探究意识；实验过程以教师引导、学生为学习主体的形式展开，让学生经历“提问—猜想—实验—归纳—交流”的学习过程，不仅完成了实验目的，又对机械效率的公式又有了更深的理解，呼应和强化了前面重难点的学习。
（三）课堂交流与练习（4分钟）
1、讨论：用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功？如果桶掉到井里，从井里捞桶的时候，捞上的桶里带了一些水，这种情况下哪部分是有用功，哪部分是额外功？
2、计算：用一动滑轮将200N的砂子提到9m高的架上，所用力是120N，求有用功,总功,额外功,机械效率各是多少？
通过讨论和计算，既让学生巩固了基本概念的掌握，又让学生能熟练应用所学知识应用到基本问题上来！突出本节课的重点知识和促进学生能力的形成和提高。
（四）课堂小结、布置作业（2分钟）
1、110页动手动脑学物理第1题。
2、利用网络了解和收集生产中的各种机械的效率，以及通过什么途径来提高机械效率？
第一题强调基础知识的掌握，第二题则强调知识的延伸。既有对新知识的巩固，也让学生运用所学知识拓展认知领域。
（五）板书设计：

第二节机械效率
一、有用功、额外功、总功
1.有用功：为达到目的必须要做的功
2.额外功：我们不需要但又不得不做的功。
3.总功：有用功和额外功的总和。
W总=W有用+W额外
二、机械效率
1.有用功与总功的比值叫做机械效率。
2.η=W有用/W总（常用百分数表示，η1）

文章来源：http://m.jab88.com/j/32047.html

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