1、11.3 如何提高机械效率 第一课时 一、教学目标 知识与技能 知道有用功、额外功和总功的含义，以及它们之间的关系。 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。 知道机械效率总小于 1，知道提高机械效率的方法和意义。 教学重点：有用功、额外功、总功及机械效率是本节课教学的重点。 教学难点：同一机械的效率是可变的，是本节课教学的难点。 二、教学过程 1引入新课 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。那么，什么是机械效率呢？下面我们就来研究这个问题。 2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
2、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
3、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： 用桶从井中提水。 （答：目的是把水提上来，
4、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，
6、有用功总小于总功，所以机械效率总小于 1） 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 =100J W 额外
7、 G 桶 h W 额外 G 水 h =10N10m = 50N10m =100J =500J W 总 W 有用 W 额外 W 总 W 有用 W 额外 =500J+100J =100J+500J =600J = 600J = =%1065J %106J =83.3% =16.7% 例 2、如图 13-6 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 图 13.3-1 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
8、轮 =20N，s=6m，n=3 求：h， 解：泥桶上升的高度： 。2m36h 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。 滑轮组的机械效率： 。 总有 用 91.7048J%10 答：泥 桶 上 升 了 2m， 滑轮组的机械效率是 91.7%。 三、小结 本节课我们认识了使用机械做功时所做的有用功、额外功和总功三个概念，以及理解 了机械效率及基计算方法。 四、课堂练习（学案达标 14 题） 五、板书 有用功（目的要做的功
9、）W 有用 = W 总 W 额外 （W 有用 =Gh） 额外功（为达到目的而不得不做的功）W 额外 =W 总 W 有用 （不要求单独计算） 总功（有用功+额外功）W 总 = W 有用 + W 额外 （W 总 =Fs） 机械效率 机械效率有用功与总功的比值 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 六、作业布置（预习剩余内容及完成课后练习和学案练习） 如何提高机械效率（第 2 课时） 一、教学目的 让学生练习测算机械效率的方法，加深对机械效率的理解，知道同一机械的机械效率 并不是不变的，从而了解提高机械效率的方法。 二、新课 1、引导学生阅读“”活动 2 测算滑轮组的机械
10、效率” 2、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？需要测量哪些物理量？（答：有。测出绳端的拉 力 F 和拉
11、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。 ） 3、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，
12、再量出细绳标记移动的距离， 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 1 2 4、让学生根据收集的数据，计算出两次机械效率 5、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。 ） 6、引导学生思考：还有什么因素会影响滑轮组的机械效
13、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，机械效率 越低；滑轮自身部件的摩擦也会影响滑轮组的机械效率。 ） 7、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 。 ）FnGhW总有 用 8、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、小结 本节我们通过实验测算了滑轮组做功的机械效率，知道了实验过程中需要测量的物理 量，和如何计算不能直接测量的物理量，使我们明白了机械效率的可变性。 四、课堂练习（学案练习） 五、作业布置 六、板书设计 实验器材：滑轮组、绳子、钩码、弹簧测力计、直尺 实验步骤：分别测量 G 物 、F、h、s、W 有 W 总 W 额外 功的测量：不能直接测量（W 额外 =W 有用 W 总 ） 测量机械效率 计算机械效率： nh 未知，机械效率的计算： FnGhs总有 用
