机械效率教案

第一篇：机械效率教案

机械效率

教学目标

1.通过对简单习题的练习，巩固所学知识； 2.由浅入深激发学生兴趣；

3.加深对有用功，总功及机械效率的认识。教学重难点

1.对滑轮组省力费距离的理解；

2.对有用功，总功,功率及机械效率的计算； 新课教学 <引入> 我们学习了有关机械的知识，我们的生活离不开机械，机械可以省力，具体省力情况让我们通过题目来具体了解。<练习一> 如图所示，某人用一个动滑轮将物体上升了3m，已知物体重200N，拉力大小为120N，不计绳重和摩擦，问：

（1）绳子自由端上升多少米？

（2）有用功和总功为多少？（3）机械效率为多少？ <学生展示>

解：（1）S=2h=2×3m=6m;

（2）W有=Gh=200N×3m=600J

W总=FS=120N×6m=720J（3）η= 有 总

=

=83.3%

答：绳子自由端上升6m,……。<提问> 通过这些已知信息还可以求哪些东西？ <学生展示> 额外功。大小为120J。<老师补充> 额外功是提升物体时克服动滑轮重力做的功，所以还可以用来求动滑轮重力。

W额=G动h可得G动=<质疑> 是否还有其他方法计算动滑轮重力。<学生展示> 利用省力情况分析：F=G总得 F=（G物+G动）

额

=

=40J

所以：G动=2F-G物=2×120J-200J=40J <过渡> 刚刚我们分析的是单个滑轮，接下来我们做一个滑轮组的，看看有何区别。<练习二> 如图，工人用一个滑轮组提升重物，已知重物5S内上升了10米，其重力为100N，拉力大小为60N，求：

（1）有用功；

（2）拉力的功率

；（3）机械效率。<学生展示> 解：（1）W有=Gh=100N×10m=1000J；

（2）W总=FS=60N×10m×2=1200J

P==

有 总=240J;（3）η= <提问> =

=83.3% 功率还有何求取方法？ <学生展示> 利用公式P=FV。<过渡> <练习三> 某同学用如图所示滑轮组提升物体，物体重600N，拉力大小为400N，绳子自由端上升18m，求

滑轮组动滑轮上的绳子段数越多越省力，我们还是提升物体，换个滑轮组，看看有什么不同。

（1）物体上升的高度；（2）有用功；（3）机械效率； <学生展示> 解：（1）h==

=6m;

（2）W有=Gh=600N×6m=3600J；

（3）W总=FS=400N×18m=7200J

η= <过渡> 刚刚我们学习的是提升重物，如果滑轮组是用来水平拖动物体的，他的计算与之前的有何不同？

<练习四> 有 总 =

=50% 4.(2016邵阳34题)(9分)在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化如图，为了尽快疏通道路，交警只用了30 s的时间，指挥拖车在水平路面上将质量是1.5 t的故障车匀速拖离了现场．若故障车被拖离的速度是6 m/s，绳子自由端的拉力F是500 N，该装置的机械效率为80%.求：

(1)故障车在30 s内通过的路程；(2)拉力F在30 s内所做的功；

(3)故障车在被拖离过程中受到的阻力． <学生展示> 解：（1）S=Vt=6m /s×30s=180m；

（2）W总=FS=500N×180m×3=270000J（3）W有=Gh=15000N×10m=150000J； W额 =120000J W额= FS可得F=<质疑> W有是克服摩擦阻力做功，利用机械效率先求有用功。W有=W总η=270000J×80%=216000J F= 有

额

=

=666.67N = =1200N <总结> 同学们我们今天练习的是关于滑轮组的知识，滑轮组的省力看动滑轮上绳子段数，费距离情况也是如此，做功一定要看力和沿着力方向移动的距离，W=FS；功率P=W/t.希望同学们在今后的学习中更加努力，取得优异的成绩。

<补充> 可添加速度在练习三中，搞清楚绳子自由端和物体上升速度的区别，注意一一对应。

第二篇：机械效率教案

篇一：12.3机械效率教案

12.3机械效率

一、教学目标

1．能结合实例分析常见机械的有用功、额外功及总功 2．能说出机械效率的含义，知道机械效率是小于1的 3．会对机械效率进行一般计算

4．通过实验了解滑轮组机械效率的高低与物体重力的关系

二、教学重点

1．能结合实例分析常见机械的有用功、额外功及总功 2．能说出机械效率的含义，知道机械效率是小于1的 3．会对机械效率进行一般计算

三、教学难点

1．能结合实例分析常见机械的有用功、额外功及总功 2．通过实验了解滑轮组机械效率的高低与物体重力的关系

四、教具

弹簧测力计、斜面等。

五、教学教程设计 第一课时

（一）导入新课

课前预习：课本第85到87页。

（二）有用功和额外功 引入：简单机械在初中物理力学中是相对综合的知识点，一方面要从力的角度认识简单机械，另一方面还要从功的角度认识简单机械。

问题1：如果把重力为g的物体提升一定的高度h，需要做功吗？做什么功？ 问题2：现在有两种方法将物体提升，第一次直接用手提升物体，第二次用动滑轮来提升物体，对比两次做功有什么不同之处呢？

问题3：第一次为了完成任务必须要做的功是多少？gh。最终是谁在对物体做功？手。手对物体做了多少功？gh。

问题4：第二次为了完成任务必须要做的功是多少？gh。最终是谁在对物体做功？手。手对物体做的功还是gh吗？第二次中，不但将物体提升一定高度要做功，动滑轮有没有被提升一定高度？是否需要对动滑轮做功？是否需要克服摩擦力做功？对动滑轮和克服摩擦力做的功是否有价值？是否一定得做功？ 引入几个概念：

（1）w有：完成某项任务时，必须要做的功叫有用功；（2）w额：没有价值，但又不得不做的功叫额外功；

（3）w总：有用功和额外功之和。

（三）机械效率（η）

引入：现在有两个滑轮组提升物体，第一个滑轮组将g提升h，第二个滑轮组将2g提升h，两个滑轮组都要做有用功，都不可避免要做额外功，那么这两个滑轮组那个更好一些呢？ 问题1：两个滑轮组谁的有用功更多？做的有用功多机械就好吗？有可能做的额外功更多。问题2：两个滑轮组谁的总功更多？做的总功多机械就好吗？ 问题3：用什么办法可以比较机械的好坏呢？

讲解：只是比较做有用功的多少不能判定一个机械好坏，只是比较总功的多少也不能比较机械的好坏，但是如果我们比较有用功和总功的比值呢？比值越大，说明做的总功有更多的功转化为了有用功，比值越大说明机械越好。因此有用功和总功的比值对我们来说就有意义了，所以在物理学中引入了一个新的物理量η来表示机械的好坏优劣。1 23（1）w（2）w（3）w有=w总（1-η）强调：

（1）因为用机械做功时总功总是大于有用功，所以η总是小于1，常用百分数表示；

（2）η是有用功和总功的比值，所以η由有用功和总功两个因素决定，因此分析机械效率时不能只考虑一个因素。能不能说机械做的有用功越多，机械效率越高？能不能说机械做的总功越多，机械效率越高？但是，当总功一定时，有用功越多，机械效率越高；当有用功一定时，总功越少，机械效率越高；当额外功一定时，总功越多，机械效率越高。4．提高机械效率的方法：

（1）尽量减少额外功：减轻机械自重、加润滑油以减小摩擦力；

（2）尽量多做有用功：在w额一定的情况下，尽可能增大w有。一般来说在机械能承受的范围内，尽可能每次多吊起重物，充分发挥机械的作用，提高机械效率。所以，同一个机械的机械效率不是一个定值。

5．知道常见机械的有用功、额外功及总功（重点强调）（1）从目的判断有用功，例如：打水、提桶；

（2）人背东西上楼（有用功为克服物体重力做的功、额外功为克服自身重力及口袋重力做的功、总功为有用功和额外功之和）；

（3）定滑轮（有用功为与物体接触的绳子因克服物体重力做的功、额外功为克服摩擦力做的功、总功为绳子自由端拉力做的功）；（4）竖直滑轮组（有用功为与物体接触的绳子因克服物体重力做的功、额外功为克服摩擦力、绳重及动滑轮重力做的功、总功为绳子自由端拉力做的功）；

（5）水平滑轮组（有用功为与物体接触的绳子因克服物体摩擦力做的功、额外功为克服绳子与滑轮摩擦力、绳重做的功、总功为绳子自由端拉力做的功）；

（6）杠杆（有用功为克服物体重力做的功、额外功为克服摩擦力及杠杆重力做的功、总功为自由端拉力做的功）；

（7）斜面（有用功为克服物体重力做的功、额外功为克服摩擦力做的功、总功为绳子自由端拉力做的功）；第二课时

（四）复习：

（1）区分有用功、额外功及总功和机械效率的关系；（2）区分功率和机械效率的关系；（3）结合图12.3-1说明省力的机械不一定机械效率高；（4）对于同一个机械其效率是可以变化的。

（五）常见机械的机械效率 1 n=3）

g物（1）理想情况：f=n（2：①f=g物?g动 n ②w额=g动h g物g = nfg物?g动

（3）一般情况（强调w有、w总、w额）2．水平滑轮组（隐含条件sf=nsa）（1（234．斜面（1g nf f =1 nf额=fsfgl2、w额=g杠杆h fl1、fs=gh w额=w总-w有=fs-gh=fs（易错点常考点）（2问题1：有用功、总功是什么？额外功是什么？

问题2：如果要测量斜面机械效率需要测量那些物理量？ 问题3：应该如何拉动木块？ 问题4：斜面的机械效率与什么因素有关？

问题5：如果斜面倾斜程度变大，额外功怎么变？额外功是克服摩擦力做功，当倾斜程度变大时，摩擦力变小，距离变短所以额外功变小。（3）同一斜面，越陡，η越大，越不省力；同一斜面，越缓，η越小，越省力；（4）机械效率与倾斜程度和粗糙程度有关，与物重、斜面长短和拉动距离无关。

六、板书设计

12.3机械效率

一、机械效率

123w额=w总-w有=w总（1-η）4（f（2）多做w有：在w额一定的情况下，尽可能增大w有（说明η不是一个定值）

二、常见机械 1n=3）

g（1）理想情况：f=物n（2： ①f= g物?g动 n ②w额=g动h g物g= nfg物?g动（3g nf2．水平滑轮组（隐含条件sf=nsa）（1（234．斜面（1f=1 nf w额=fsf gl2、w额=g杠杆h fl1、fs=gh w额=w总-w有=fs-gh=fs（2（3）同一斜面，越陡，η越大，越费力；同一斜面，越缓，η越小，越省力篇二：机械效率教案设计 机 械 效 率 教材分析

本章内容大致可以分为两个部分：第一部分主要介绍功；第二

部分主要介绍机械能。功部分主要学习做功的多少，做功的快慢，做功的效率。机械效率是在前面简单机械和功的基础上进行得更深一层的学习。它与我们的生活息息相关，机械效率的概念已广泛应用于工作，生活和学习等方面，有必要让学生去探究，理解。机械效率的概念涉及面广，内容抽象。教材通过生活事例：因

装修房子的需要，要把一定量沙子从一楼运往三楼。然后提出三种方案，让学生通过计算说明那种方案较好，进而让学生明白，什么是有用功，什么是额外功，什么是总功，什么是机械效率。认识机械效率的物理意义和现实意义，计算公式，知道实际的机械效率不可能是100%，教材最后通过测斜面机械效率的探究活动，一方面提高学生科学探究能力，另一方面，加深了学生对机械效率的更进一步的理解，同时在探究过程中，培养学生严谨求实的科学态度。从而增强将科学服务于人类的责任感。教学目标

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。

过程与方法： 通过参与探究斜面机械效率的活动，学习拟定简单的科学探究计划和实验方 案。

情感态度与价值观 ： 通过学习培养高效做事的思想和勇于探 究事实求是的科学态度。教学重点：1．理解机械效率；2．探究斜面的机械效率。教学难点：理解机械效率。教学准备：长木板、木块、弹簧秤、刻度尺、细线。教学过程

一、复习、引入新课

复习：1.什么是功？功的两个主要因素是什么？ 2.将重20 n的重物匀速举高2ｍ，人需做多 少功？ 探究活动：

目的；因装修房子的需要，要把沙子从一楼运往三楼。方案； 1.将沙子装进桶里提上三楼； 2.将沙子装进桶里用动滑轮提上三楼； 3.将沙子装进袋子里用动滑轮提上三楼； 问题；那种方案较好？

（已知：沙子重100n，人的体重４00 n，动滑轮重10 n，桶重 20 n，口袋重5 n，每层楼高3ｍ）

讨论并计算：1.我们的目的是什么？那部分功对我们是有用的？ 2.为了达到目的，采用上面的三种方案人实际总共 做功各是多少？那些功人不想做，但采取这种方案又 无法避免，对达到目的来说是额外的？它们各是多 少？

3.那种方案较好？怎样比较？

教师小结，给出有用功、总功、额外功的定义，并说明可用有用功与总功的比值来反眏完成某任务所采取的方案的划算程度，物理上把它叫做为机械效率。今天，我们就一起来学习机械效率。

板书课题：机械效率

二、新课学习1.机械效率

教师引导学生总结上面讨论的问题给出定义。

板书：有用功：我们所需要的功额外功：我们不需要但是不得不做的功 总功：有用功与额外功之和

机械效率：有用功在总功中所占的比例 2.公式：

由定义得公式：机械效率用字母η表示。

w有表示有用功；w总表示总功。那么，机械效率应该怎样表示？ 板书：

讨论：1.机械效率的单位是什么？

2、机械效率可能大于1吗？为什么？

强调： 机械效率常用百分数来表示；工作中，我们总是希望功 越少越好；也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。

思考练习： 1.有一水桶掉进了井里，现在想捞桶，有用功、额外 功、总功各是什么？若现在想用桶打水，有用功、额外功、总功各是什么？

2、起重机把质量为60ｔ的重物匀速提升了3ｍ，而他 的电动机所做的功是3.4χ103j，起重机机械效率 是多少？

3.如图，用200ｎ的力将一重250ｎ的物体匀速推上 长10ｍ、高6ｍ斜面的顶端，求斜面的机械效率是 多少？

同学们，刚才我们知道上面斜面的机械效率，任何斜面的 机械效率都一样吗？请同学们再来观察用斜面推物体的情景。思考讨论： 斜面的额外功来源是什么？影响斜面机械效率的因素 可能有哪些？

教师引导学生提出问题： 光滑程度相同，倾角不同的斜面机械效 率是否相同？

学生大胆猜想：可能是在斜面高一定时，斜面的倾斜程度越大，机 械效率越高„

下面让我们共同来探究这个问题。板书：探究：斜面的机械效率 3.探究斜面的机械效率

设计实验方案：用一条长木板，一端垫高，成为一个斜面。用刻度 尺分别测出斜面的长和高，用弹簧秤分别测出物重 和沿斜面的拉力。改变所垫木块位置可改变斜面的 倾角。再设计记录数据的表格，就可完成探究目的。

进行试验：请同学们根据本一小组的需要进一步讨论完善试验方 案，选择桌面上的器材进行实验，记录好数据。

得出结论：分析实验数据，你能得出什么结论？你还想知道些什 么，可以自己课外继续去探究。

评 估： 回想实验的过程，影响实验误差的因素是什么？

三、小结

本节课你有哪些收获？

1．有用功、额外功、总功；

2．机械效率：定义、公式、计算； 3．探究：斜面的机械效率

四、板书设计 机械效率

1． 有用功：我们所需要的功额外功：对于额外负担所不得不做的功。总功：有用功与额外功。

2．机械效率：有用功与总功之比 公式 3．探究：斜面的机械效率 提出问题猜想 设计实验方案 数据，得出结论评估

进行实验 分析篇三：第五节 机械效率教案

课题：第五节 机械效率

课型：授新课

一、教材分析 课时：2 本节主要包括“有用功、额外功和总功以及机械效率两大方面的内容，它既是前面的知识的延伸，又是功的知识在生活实际中广泛的应用，而机械效率对学生今后参加社会实践具有非常重要的指导意义。

二、教学目标

1、知识与技能

⑴、知道有用功、额外功和总功及其它们之间的联系。⑵、理解机械效率，会用有关公式进行简单的计算。⑶、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

⑴、通过探究动滑轮的使用，认识和体会物理概念。⑵、通过实验与讨论，认识提高机械效率的方法。

3、情感、态度与价值观

⑴、让学生体验活动带来的乐趣。

⑵、知道提高效率的实际意义，从而增强节约能源意识。

三、学情分析（手写）

学生具有强烈的求知欲望和好奇心，已基本掌握探究的模式程序，基本掌握了控制变量等方法的运用。学生已经学习了滑轮组和功的有关知识，初步掌握了探究实验的方法和技能，有了独立的实验能力。据新课程标准要求和学生认知规律，我确定本节课的教学内容和要求。

四、教学策略(教学方法、教学手段。）“教无定法，贵在得法”。教师根据自己对教材的理解，教学条件及其学生情况，来选择有效的教学方法，是取得良好的教学效果的保证，本节课就是根据教学内容、教学目标、学生的知识水平及其实验能力的要求，精心设计实验，让学生通过活动认识概念，教师讲解体会概念，通过对实验数据的对比讨论来理解概念。具体的教学过程涉及的主要方法是：教师讲解法和举例讲述法，学生实验探究、自学讨论法等。

五、教学重点及难点

1、重点：机械效率的概念和有关计算。

2、难点：动滑轮的机械效率与哪些因素有关。

六、教学流程（教师活动、学生活动、习题设计）

（一）、复习引入 1.播放视频：生活中的简单机械，提问：视频中有哪些简单机械？

2.做功的两个必要条件是什么？如果我们要求做功的多少，要知道哪些量？ 3.投影出示：课本图11-14.提问：大家还记得小明是用什么方法将木料运上楼的吗？

（二）、新课教学

1、探究动滑轮（1）.提出问题：

小明利用动滑轮把木料拉上四楼时，手拉绳做功了吗？动滑轮对木料做功了吗？手拉绳子做的功和动滑轮对木料做的功大小相同吗？ 我们有没有办法知道“两个功”是否相等？（2）.学生进行猜想：（3）.设计实验： ①实验需要测哪些量？

②测量这四个量，需要什么样的测量工具呢？

③做这个实验除了弹簧测力计和刻度尺以外，还需要准备哪些仪器呢？

④根据实验，设计一个表格记录实验中需要测量的数据。将设计好的表格投影在屏幕上，提问：这张表格设计合理吗？实验时为什么要测量多组数据？ ⑤接下来要做实验了，为了保证拉力f的大小始终不变。拉力f要注意：竖直向上匀速拉动。（4）.进行实验：分组进行，不同的组挂的钩码个数不同。（5）.分析实验数据：

①各组代表填写数据，投影出示。提问：手拉绳子做的功和动滑轮对物体做的功相等吗？

（6）.得出结论：手拉绳子做的功总是大于动滑轮对物体做的功。学生讨论得出：

利用动滑轮提升重物做功时，我们除了提升重物外，还将动滑轮提升了一段距离，所以人做的功除了提升重物之外，还必须克服动滑轮的重力、绳子的重力以及摩擦而做功，所以拉力对绳子做的功总是大于动滑轮提升物体做的功。

2、认识使用机械的三个功

师：以第三组数据为例，手对绳做的功为0.44j，动滑轮提升物体做的功为0.4j，还有另外的0.04j功是对机械做的。我们通过这样的分析，使用一个机械就出现了三个功，今天我们要学习的第一个问题就是：使用机械的三个功。我们还要给这三个功起名字，起什么名字好呢？请同学们自己阅读课本21页自学这部分内容。（1）.阅读课本，观看视频；

（2）.哪个同学说说三个功分别叫什么功？（3）.你认为这三个功的大小有什么关系？

（4）.大家刚才算了两个功，分别说一说这两个功各叫什么功？把三组数据中的三个额外功算出来（指名汇报）； 根据学生的回答板书：

一、使用机械的三个功 1.有用功：w有用 2.总 功：w总 3.额外功：w额外

w总 = w有用 + w额外

（5）.小结：知道三个功中的任意两个，根据它们的关系就可以求出第三个。

3、认识机械效率

师：看公式，想这样的问题：比如说我手对绳子做了10j的功，我想让滑轮对物体也做10j的功，可不可能？我们总希望有用功与总功数值上相差越小越好，也就是有用功在总功当中占的比例，是大好还是小好？有用功在总功当中占的比例越大反应机械的性能越好。

第三篇：机械效率教案

《机械效率》教案

焦村乡初级中学 侯伟延

【教学目标】：

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，学习探究的一般方法及科学态度。

3、情感态度与价值观。

 在实验中养成实事求是的科学态度。【教学重点和难点】 对机械效率概念的理解。【教学方法】 综合教学法。【教学过程】：

一、有用功和额外功

上一节我们学习了功的知识，请同学们回忆一下，做功的两个必要因素及功的计算方法。（力和在力的方向上通过的距离 W=FS）。

展示图片，请同学们判断是否做功并计算做功的多少？ 现在需把100 N重的砂子运到6 m高的楼上。想想看，有哪些方法，可以把砂子运上去？

砂子重100N 体重400N 动滑轮重10N 桶重20N 口袋重5N 每层楼高3米。

第一：对人体做的功W=FS=400N*6m＝2400J 对桶做的功W＝FS＝20N*6m＝120J 对砂子做的功W=FS=100N*6m=600J 一共做的功为2400J+120J+600J=3120J 第二：对砂子做的功 W=FS=100N*6m=600J 对桶做的功 W=FS=20N*6m=120J 对动滑轮做的功W=FS=10N*6m=60J 一共做的功为：780J 第三：对砂子做的功 W=FS=100N*6m=600J 对口袋做的功 W=FS=5N*6m=30J 对动滑轮做的功W=FS=10N*6m=60J 一共做的功为：690J 通过观察和比较，同学们发现了什么？（达到了同样的目的，可是做的总功多少不一样。）总功多好还是少好呢？

对砂子做的功是有用的，而对人体、对滑轮、对口袋、对桶做的功是没有必要的但又必须做的功称为额外功。

有用功和额外功的总和叫总功。

1、练习：

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。

如果桶掉到井里，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。

2.讨论与分析

（1）有没有一种简单机械只做有用功，不做额外功？（没 有）

（2）使用不同的简单机械做功，完成相同的有用功时，所做的总功是否相同？这说明什么？

（不同）（这说明额外功不同）

（3）额外功在总功中占的比例越多越好，还是越少越好？

（越少越好）

师：一定的总功中，额外功少意味着什么？ 生：有用功多。

师：在使用机械时我们最关心的是所做的这些总功中，有用功究竟占了多少。为此我们引入机械效率。

二、机械效率

（一）机械效率的定义

有用功跟总功的比值叫做机械效率。

（二）机械效率的计算公式。

请计算出上面三种情况下的机械效率。

三、例题：例题分析：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3.4×104J，起重机的机械效率是多少？

解 起重机匀速提升重物所用的力等于物体所受的重力

F=mg 起重机提升重物所做的有用功

W有= F h = mgh = 0.6×103Kg×10N/Kg×3m = 1.8×104J 起重机的电动机所做的总功

W总= 3.4×10J 因此，起重机的机械效率是

W有 1.8×104J  = = = 53%

4W总 3.4×10J

四、探究斜面的机械效率与斜面倾角的关系。

41、实验的步骤：

2、实验的器材：

3、测量的物理量：

结论：斜面越缓越省力，但效率越低。

五、练习：某人用图示的滑轮组提升2000N的重物,所用拉力是800N,绳子自由端被拉下4m.⑴这个人做的总功是多少焦?⑵有用功是多少焦?⑶额外功是多少焦?⑷这个滑轮组的机械效率是多少?

六、思考：提高机械效率的途径有哪些？

七、布置作业

八、板书设计：

（一）有用功、额外功、总功

有用功：在工作时，对人们有用的功。

额外功：在工作时，对于额外负担所不得不做的功。总功：有用功与额外功的和。

（二）机械效率的定义

有用功跟总功的比值叫做机械效率。板书：

（三）机械效率的公式：

第四篇：机械效率教案

机械效率教案

周敦鸿

教学目标

⒈知道什么是有用功、额外功和总功。

⒉知道什么叫机械效率,知道计算公式。知道机械效率总小于1。⒊知道提高机械效率的意义和主要方法。⒋学习组装滑轮组和会测滑轮组的机械效率;⒌通过学生实验,使学生进一步明确机械效率取决于有用功在总功里所占的百分比,从而了解提高机械效率的途径。教学重点

⒈使用任何机械都要做额外功

⒉滑轮组的组装,重物上升距离、绳端通过距离的测量 教学难点

⒈有用功、总功的正确判断,理解效率的物理意义 ⒉实验的原理

教学方法 讲授法 实验法

教学用具 滑轮、钩码、线、弹簧秤、铁架台、刻度尺 课时安排 2课时 教学步骤

一、导入新课

复习提问:做功的因素是什么?功的原理是什么?

二、引入

功的原理告诉我们,使用任何机械都不能省功,实际上使用机械还要多做功。例如用动滑轮提升重物时,把滑轮本身也提起来了,滑轮受到重力作用,也发生了一段距离,对滑轮也有做功。另外滑轮与绳子之间存在着摩擦,克服阻力也要多做功。

在利用机械做功时,我们所需的只是其中的一部分,而额外要多做的功也占一部分,那么机械做功就存在一个效率问题。

三、新课教学 有用功、额外功、总功

⒈演示实验:用弹簧秤匀速拉动绳端,使重物G升高。从弹簧秤读出拉力F的值,用刻度尺测出重物提升的高度h和弹簧秤移动的距离s。实验数值G=5牛,h=0.5米,F=3牛,s=1米

弹簧秤的拉力(动力)对动滑轮做的功:W动=F·s=3牛×1米=3焦 提高重物,动滑轮克服阻力做的功:W阻=G·h=5牛×0.5米=2.5焦 ⒉提问:由实验可以看到W动>W阻,这是为什么? 前面研究简单机械和功的原理时,我们没有考虑摩擦,没有考虑使用动滑轮提升重物时动滑轮本身重等因素,是理想情况。实际上,我们用动滑轮等简单机械提升重物时,由于要克服摩擦以及不得不把动滑轮一起提升,这时我们用的力(动力)就比没有摩擦时要大(该实验中,理想情况下拉力是2.5牛,而实际的拉力是3牛)。做的功要比没有摩擦时大一些(该实验中,不考虑摩擦时动力做的功是2.5焦,而实际动力对滑轮做的功是3焦)。⒊小结

①有用功(W有用):利用机械工作时对人们有用的功叫有用功。在用动滑轮提高重物的实验中,用来提高物体的功对我们是有用的,是必须做的。本实验中的有用功W有=G·h=5牛×0.5米=2.5焦。

②额外功(W额外):对人们没有用,但又不得不做的功叫做额外功。本实验中,用来克服摩擦做的功、把动滑轮提升0.5米做的功对我们没有用,但又不得不做的功,这种功叫额外功。使用任何机械做额外功是不可避免的。

③总功(W总):有用功与额外功的总和叫总功。有用功加额外功是总共做的功,叫总功。本实验中总功W总=F·s=F·2h=3牛×1米=3焦。

本实验中做的额外功W额外=W总-W有用=3焦-2.5焦=0.5焦。④判断有用功、额外功

判断有用功、额外功要看做功的过程中,我们想达到的目的是什么,实现这一目的所做的功就是有用功。其余部分就是额外功。例如:用桶打水,提水的功是有用功,提桶的功是额外功;水里捞桶,提桶的功是有用功,提水的功是额外功。

⑤练习:计算图中三种不同方法将沙子运上三楼所做的有用功,额外功和总功。以加深对概念的理解。

四、机械效率

⒈根据以上实验,你能算出有用功在总功中占的百分比吗? ⒉定义:有用功跟总功的比值叫机械效率,即有用功占总功的百分比。⒊公式: ⒋有用功总小于总功,所以机械效率总小于1 ⒌练习:某起重机的机械效率是70%,它表示什么意思? 答:使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是70%,也可以说有用功在总功中占有70%,另30%做的是额外功。⒍提高机械效率

阅读课本提高机械效率一段,小结要点,指出采取减小额外功是提高机械效率的有效方法。⒎例题解析

每个动滑轮重力为3N,用右图两种滑轮组来提升 重物G,哪些功是有用功、哪些功是总功?哪个滑轮 组机械效率高,为什么? 分析:提升重物G升高h,这一部分功为有用功;绳

子末端在力F作用下通过S的距离,这个功是总功。W有用 =Gh,两个滑轮组的W有用相同。S1=3h,S2=5h,则总功 分别为W总1=3F1h,W总2=5F2h。其中乙滑轮组要提升的滑 轮数量更多,做的额外功也较多,所以甲滑轮组机械效率较大。

五、实验 学习组装滑轮组和测滑轮组的机械效率 ⒈实验原理 用滑轮组提升重物G升高h是做功的目的,这一部分功为有用功;而所有的功都是由绳子末端在力F作用下通过S的距离产生的,这个功是总功。实验原理: ⒉需要测量的物理量 钩码的重力G--弹簧秤;钩码被提升的高度h--刻度尺;作用在绳子末端的拉力F--弹簧秤;绳子末端被拉高的高度s--刻度尺。⒊注意事项

在实验中要将距离测量的准确些。注意会将细绳绕在滑轮上。尽可能在竖直方向上使用弹簧秤。注意弹簧秤的示数要用牛顿表示。拉动的过程中,尽可能使物体匀速上升。注意分析实验中所出现误差的原因。⒋实验记录

次数 G/N h/m W有用/J F/N S/m W总/J η 1 2 ⒌小结

根据机械效率的定义,运用公式 可以测出滑轮组的机械效率。需要测量的物理量有4个:钩码的重力G;钩码被提升的高度h;作用在绳子末端的拉力F;绳子末端被拉高的高度S。

六、总结

七、作业处理

2011.5.3

第五篇：《机械效率》教案范文

实验：测滑轮组的机械效率 教案示例之三

教学自的 通过学生实验，使学生进一步明确机械效率取决于有用功在总功里所占的成分，（即百分比）从而了解提高机械效率的途径。教学器材 刻度尺、钩码、弹簧秤、铁架台、一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组、两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组、长约2米的细绳。教学内容

1．提高机械效率的方法是尽可能减少额外功，即减少克服额外阻力所做的功。

2．克服水重所做的功为有用功，克服水桶、绳子重所做的功为额外功。

从井里捞水桶时，克服水桶重所做的功为有用功，克服水桶里所带的水以及绳子重所做的功为额外功。

通过对以上问题的讨论，可见有用功，额外功主要取决于我们做功的目的性，加以区别，不是固定不变的。

【例如】我们用车推货物而做功，由于货物重而影响的摩擦力，克服这个摩擦阻力所做的功为有用，但由于车重而影响的摩擦力，克服这个摩擦阻力而做的功就是额外的功。

引言：本节课我们要通过测滑轮的机械效率，要进一步明确决定机械效率的两个条件，通过几个不同的方法所测定的效率，进一步认识提高机械效率的实际意义。

学会测定滑轮组机械效率的一些技术性问题。

实验中注意事项；

1．在实验中要将距离测量的准确些。2．注意会将细绳绕在滑轮上。

2．尽可能在竖直方向上使用弹簧秤。4．注意弹簧秤的示数要用牛顿表示。

5．拉动的过程中，尽可能使物体匀速上升。6．可将各数据填入书中表格内。7．注意分析实验中所出现误差的原因。

举例，如利用滑轮时，克服滑轮重、绳重、绳和轮的摩擦、轮和轴的摩擦等等。

虽然人们既要完成有用功，又要完成额外功。板书：总功＝有用功＋额外功。

了解以上几个小概念之后，现在我们开始学机械效率。

请同学们看P170图14－9，要把100牛顿的沙子运上三楼的三种办法，请同学们讨论，哪种办法最好，哪种办法最不好，为什么？

1．首先比较有用的功。（全相同）

2．第一种情况：人在总功里要完成，克服人的重力、桶的重力而做些额外功。第二种情况：人在完成总功中，要克服动滑轮重、桶重、做些额外功。第三种情况：人在完成总功中，要克服滑轮重、口袋重，做些额外功。由类比可得出：第三种办法最好。因为额外功最少。第一种办法最不好。因为做的额外功太多。因此，物理学中利用机械效率来区分使用某些机械的好与坏。

4、理解机械效率的意义。（1）机械效率是反映机械性能优劣的主要标志之一。因为有用功占总功的一部分，显然，有用功所占比例越大，机械对总功的利用率就越高，机械的性能就越好。物理中，用机械效率来表示机械对总功的利用率。由可得：对于理想机械，而对于实际机械。（2）机械效率与功率是两个完全不同的概念。这两个物理量是从不同方面反映机械性能的。它们之间没有必然的联系。

功率大表示机械做功快；机械效率高表示机械对总功的利用率高。功率大的机械不一定机械效率高，例如内燃机车功率可以达到几千千瓦，但效率只有30%～40%，反之，机械效率高的机械功率不一定大。例如，安装在儿童玩具汽车车里的电动机效率可达80%，但功率却只有几瓦特。

5、提高滑轮组机械效率的措施。在有关机械效率的计算中，经常遇到一些名词，这些名词当中，有些指的是同一个物理量。对于理想机械：对于

怎样讲清“机械效率”这一概念

2002:1:15 ·来源：中学物理教学参考

原作者： 陆振范

滑轮组的机械效率是初中物理的重要内容，也是学生学习中的一个难点．在平时练习中，往往会碰到这样一道选择题：

下列说法正确的是：()

Ａ．功率越大的机械，机械效率一定越高

Ｂ．做有用功越多的机械，机械效率一定越高

Ｃ．越省力的机械，机械效率一定越高

Ｄ．有用功一定，额外功越小的机械，机械效率一定越高

要使学生理解“机械效率”的概念，在讲授“机械效率”的概念时，首先要讲清有用功、额外功、总功三个概念．

一、什么叫有用功?

课本中是这样叙述的：人们在做功时，有利用价值的功，我们把它叫 做有用功．

如何理解“机械效率”呢?我们不妨通过几个实例来研究有用功的含义．例如利用滑轮组在竖直方向吊高重物，利用滑轮组在水平方向匀速移动物体，或在斜面上用滑轮组移动重物．在这些事例中，我们把重物吊高到一定的高度，或在水平、斜面上使重物移动一定的距离．这就是我们使用这简单机械的目的，这个目的的实现，对我们使用这种机械是有利用价值的，因为要在实现目的过程中，克服重物的重力或克服物体所受阻力做的功，这才是对人们有用的，即做了有用功(W有＝G物h或W有＝f阻s）．

二、什么是总功?额外功?

人们利用机械做功时，作用在机械上的动力对机械做的功就是总功，即W总＝F动s．总功包括有用功和额外功．总功中去了有用功部分，就是额外功，就是人们在做功过程中，为了要实现目的，必须做了不得不做的额外部分的功，叫做额外功．额外功具体指什么呢?就是机械运作过程中，克服自身的重力、摩擦力等所做的功．更加明确地指出，这里的额外功是指滑轮组克服滑轮与其转轴之间的摩擦力做功、提升重物过程中克服动滑轮及绳子的重力做功等部分．

三、对上述题目的讨论

1．机械效率和功率都是反映机械性能的物理量，但它们是完全不同的概念 ．功率反映的是做功的快慢，而机械效率反映的是有用功与总功的比值，因为它们之间没有必然的联系，所以选项A是错误的．2．机械效率与机械是否省力不同，机械是否省力，是指动力和阻力相比较而言，当动力比阻力小就省力，它与机械效率之间同样没有必然的联系，因而选项C也是错误的．3．根据机械效率η＝W有／W总可知，η是由W有和W总两个因素决定的．当总功一定时，有用功越大，有用功在总功中所占的比例越大，机械效率就越高；W有用一定，W总越小，机械效率也就越高．而选项B中仅叙述了一个因素变化，没有提到W有／W总比值的大小，故选项B也是错误的．4．因为W总＝W有＋W额，所以η＝W有／（W有＋W额），有用功一定，额外功越小，机械效率越高 , 或者额外功一定，有用功越多，显然机械效率越高．因此，选项D是正确答案．

四、比较滑轮组在不同使用情况下的机械效率

1．对于同一个滑轮组，使用中提升不同的重物，其机械效率是不同的．提升重物多的机械效率就高，因为额外功基本一定，做的有用功越多，机械效率就越高．(2)不同结构的滑轮组，在提升相同的重物，机械效率一般也不同．结构复杂的滑轮组所做的额外功多，因此做同样的有用功，其机械效率也就低．

五、关于任何机械的机械效率总小于1

为什么机械的机械效率总小于1呢?因为W总＝W有＋W额，由于额外功的存在，即W额＞0，因此总功必定大于有用功，这就是机械效率一定小于1的原因．

六、要想提高滑轮组的机械效率，可以采用哪些办法

这里的总功、有用功、额外功中哪些功是一点都不能“省”的?哪些功是可以想办法“省”掉一些的?虽然有用功是不能省的，而总功、额外功是可以省掉一些的，这与前面讲的“使用任何机械都不能省功”是否矛盾?我们说不矛盾．因为W总＝W有＋W额始终是一个等式．即动力对机械做的功，等于 机械克服所有阻力所做的功(功的原理)．那么“省”掉额外功从哪些方面着手呢?一是减轻机械自重；二是减小摩擦．

总之，初学“机械效率”，往往对这些概念陌生难懂，思维不通、前后矛盾，甚至与学过的功率相混淆．通过以上分析阐述，能帮助学生理解机械效率的物理含义，认识机械效率的高低是反映机械性能优劣的重要指标之一．通过剖析额外功产生的原因，从而了解提高机械效率的办法，突破掌握这一概念的难点．

摘自中学物理教学参考

【例1】 重2540牛的货物。如图1所示，滑轮组把它提升1.7米。若不考虑摩擦，也不考虑滑轮和绳子的物重，则：（1）绳端拉力F是多少牛？（2）绳端移动的距离是多少米？（3）若考虑摩擦、滑轮和绳子的物重，须在绳端施力800牛，滑轮组的机械效率是多少？

【分析】使用滑轮组时，重物G由n段绳子承担，提起重物G所用的力F就是重物G的n分之一；由于重物G是由n段绳子承担，当重物升高h米时，绳末端移动的距离s＝nh米；若考虑摩擦、滑轮和绳子的物重，滑轮组的机械效率等于有用功和总功的比值。【说明】如何判断有用功、额外功、总功，是解机械效率有关问题的关键，解题时可以用机械做功的目的来分析。凡是用机械来升高物体的，使物体升高所做的功为有用功；且有W有＝Gh，即有用功等于被升高的物体的重力与其提升高度的乘积。凡是动力做的功就是总功；且有W总＝Fs，它等于力与机械在动力作用下移动的距离的乘积。而用来克服摩擦和机械自身重力所做的功为额外功。W额＝W总－W有。

【例2】 用100牛的力沿机械效率为60%的斜面可拉一个重400牛的物体匀速前进。据此可知斜面的高与长之比为 [ ] A．3∶20

B．1∶4

C．4∶1

D．20∶3

【分析】本题将机械效率知识迁移到求斜面问题上来。斜面的机械效率η＝W有用/W总＝(G·h)/(F·L)，式中的h、L分别表示斜面的高与长。

∴h/L＝η·F/G＝60%·100/400＝3∶20。【解答】应选A。

【说明】机械效率是一个比值，能反映机械性能的好坏，即反映机械所完成的总功中有用功所占的比例。人们希望有用功越多越好，但事实上总不可避免要做无用功，所以人们把有用功跟总功的比值叫机械效率。

【例3】 沿着长5米高1米的斜面，把重1000牛顿的物体匀速推上去。若不计斜面的摩擦力，拉力应有多大？若考虑斜面的摩擦力，所用拉力是280牛顿，有用功是多少？总功是多少？斜面的机械效率是多少？

【分析】当不考虑斜面的摩擦力，可根据功的原理：W人＝W机，求出F。如果考虑斜面的摩擦，有用功应是W有用＝G·h，总功应是W总＝F′·L，【解答】W人＝W机（不考虑斜面摩擦）考虑斜面摩擦时W有用＝G·h＝1000牛顿×1米＝1000焦耳 W总＝F′·L＝280牛顿×5米＝1400焦耳

答：当不计斜面的摩擦力，拉力为200牛顿。

如果考虑摩擦力，有用功为1000焦耳，总功为1400焦耳，斜面的机械效率为71%。

【例4】 用一轮轴匀速拉动放在水平地面上的物体，物重980牛顿，物体受到的摩擦力是物重的0.2倍，轮轴的机械效率是80%，要使物体沿水平方向移动5米，问动力对物体做的功是多少？ 【分析】根据题意，若使物体沿水平方向匀速运动，轮轴对物体做功时，必须克服地面与物体之间的摩擦力。动力所做的功为总功，而有用功应该是轮轴克服物体与地面间的滑动摩擦力所做的功。答：动力所做的功是1225焦耳。

【例5】 用功率为1500瓦特的电动机带动起重机，以0.2米/秒的速度匀速提升物体，起重机的效率为80%，求它所提起的物体的重。

【例6】 如图2所示，物体重15000牛顿，物体与水平地面的滑动摩擦力为物体重的0.2倍，滑轮组的机械效率为80%，求物体向左匀速运动时绳的自由端的拉力是多大？

【分析】此题我们可以用机械效率的公式来解决，但不知道物体移动的距离就无法表示出有用功和总功，因此我们可以把它当作参变量引入，以帮助我们解题。【说明】从例

5、例6二例，可以看出题目的结果与我们引入的参变量无关，但引入参变量有助于我们顺利解出题目的结果。有些物理习题常常因缺少条件而感到困惑。其实这类习题不一定真缺少条件，只要掌握一定的技巧，问题就会迎刃而解，引入参变量就是常用的一种方法。

【例7】 在测定滑轮组的机械效率时，用同一个滑轮组，第一次挂上一个钩码，第二次挂上两个钩码。假定每个钩码的质量为m，动滑轮的质量为M，不计摩擦阻力，试比较将钩码匀速提起相同高度h时两次测得的机械效率。

【分析】本题综合功的原理和机械效率、重力等知识来进行η＝W有用/W总，在不知动力F与动力作用点通过的距离s的情况下，似无法确定机械效率。但不妨简化一下来考虑，在不计摩擦力的情况下，W额外可认为就是提起动滑轮所做的功，W总＝W有用＋W额外。

【说明】以上结果说明对于同一个滑轮组，它的机械效率并不是一个常数。一般说来，对于同一个滑轮组，提升较重的物体时机械效率较高，因为这时额外功改变不大，但有用功增大了。将机械效率的定义式η＝W有用/W总变形为 η＝W有用/（W有用＋W额外）＝1/（1+W额外/W有用），当W有用增大时，W额外/W有用减小，因而机械效率η增大了。

浅议杠杆的机械效率

山东淄博市淄川区教研室（255100）浦先和

人教杜版九年义务教育三年制初中物理第一册中，有这样一道习题：用动力臂是阻力臂2倍的杠杆，将重400牛的货物抬高20厘米，手向下压杠杆的力是220牛，手下降的高度是______厘米，人做的总功是______焦，有用功是______焦，这根杠杆的机械效率是_____。

答案分别是40，88，80，91％。根据题目的条件，不难做出此答案。但对于这道题目的物理意义，却还有讨论的必要。根据课本内容，“任何机械本身都受到重力作用，相对运动的零件间又存在摩擦，所以使用任何机械，除了做有用功外，都不可避免地要做额外功”。这样必然会有总功大于有用功，机械效率总小于1．实际利用机械时，施加的动力必然大于根据功的原理推算出来的动力，如果结合上述习题中的杠杆分析，结果又如何呢？

1、杠杆重力的作用效果

（1）对省力杠杆，要将物体抬高，有两种情况，①支点在杠杆一端，动力方向向上（如图1），此时杠杆重力和阻力方向相同，与动力方向相反，因而克服重力所做的功为额外功。②支点在中间，动力方向向下（如图2），此时重力和动力作用点一般在支点同侧且方向相同。因而重力所做的功是有用功的一部分，不是额外功。

这样，在图2所示的情况下，岂不是总功小于有用功了吗？当然不是，因为使用杠杆举高物体时，必须先将杠杆举到一定高度，然后方可下压。在举高杠杆时克服杠杆重力所做的功应当是与压下杠杆过程中重力所做的功大小相等，也就是说，在整个过程中杠杆重力做功的代数和为零。

（2）对费力杠杆，要将物体抬高，也存在两钟情况，同样是支点在一端和支点在中间（如图

3、图4），在这两种情况下，重力产生的力矩都是阻碍杠杆转动的，所以克服杠杆重力所做的功都属于额外功。

2、杠杆与支点间摩擦力的作用效果

当杠杆处于水平位置时，杠杆与支点间无相对运动趋势，因而不存在摩擦；当杠杆因转动而倾斜时，与支点间虽然存在静摩擦力，但摩擦力的作用线总是通过支点，其力矩为零，不会影响到杠杆的转动情况，也就是说摩擦力方向总是与杠杆转动方向垂直，当然也不做额外功。

3、结论

从以上分析，对于一般杠杆而言，我们可以得到如下结论：

（1）杠杆自身重力的作用效果，不一定全是阻碍杠杆转动的，所以它也不一定是做额外功的原因。

（2）一般情况下，用杠杆举高物体时，不需要克服杠杆与支点间的摩擦做额外功。

当然，杠杆也有一些根据需要而重心偏于一端，支点处来用滞动或滚动轴承的，但这对于刚接触杠杆的初中学生来说，毕竟应划入特例的范围。、对上述习题的看法

从上述习题的等件可知，抬高货物采用的是图2所示的下压方式，且动力臂是阻力臂的2倍，并没有其它任何说明。学生按照常规思维应当是：考虑杠杆重力，动力小于200牛；不考虑杠杆重力，动力等于200牛，而不可就是220牛，所以，对刚接触杠杆的初中学生而言，这道习题似不适宜在课本上出现。