第3节 《机械效率》教案

【 教学目标 】 （一）知识与技能

1、了解什么是有用功、额外功和总功。

2、 理解机械效率的概念，会利用公式η=W有用/W总，进行简单计算。理解机械效率总小于1。 （二）过程与方法

通过具体的事例分析，和图片观察。培养学 生的观察，分析，总结，以及下定义的能力。 （三）情感、态度和价值观

1、让学生关注生产、生活中各种机械的机械效率，培养学生用机械效率来评价机械的意识和能力。

2、通过观察一些常见机械的机械效率，从而体会提高机械效率的重要性，培养学生的学习积极性。 【教学重点】

定义和理解有用功，额外功，总功，机械效率，等的相关知识。 【教学难点】

对机械效率的理解和应用。 【教学过程】 一、复习引入

1、什么是功？做功的两个必要因素是什么？ 2、将重20 N的重物匀速举高2ｍ，人需做多少功？

二、引入新课

师提问：小明家装修房子，需要把这堆沙子从一楼运到三楼，你有哪些方法？同学们思考讨论，看哪一组同学想的办法多？

生发表观点：

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；

师：我们的目的无非就是把沙子从一楼运上三楼，但是采取不同的方法，各自过程中所做的功是不同的。怎样才能让我们用最少的功达到我们的目的呢？这就是我们本节课学习的内容。 三、新课教学

1、有用功和额外功

如下图所示，将重100N的沙子运到三楼。没层楼高3ｍ

（1）图中三种方法有什么区别？ （2）每种方法人需要做几部分功？

（3）哪部分功是无论采用哪种方法都必须做的功？ （4）每种方法中，人一共做了多少功？

师点拨：图中三种方法是有区别的，第一种情况人用桶提沙子上三楼，第二种情况是人用动滑轮将桶与沙子提到三楼，第三种情况是人用动滑轮将口袋与沙子提到三楼。

将学生分为三组，每一个小组研究其中的一种情况，将各自小组分析结果展示出来。（提示：三种方法的目的均是把沙子运到三楼。在此过程中沙子升高的距离是两层楼的高度即6ｍ）

学生讨论、展示分析结果：

第一组：第一种情况人用桶提沙子走上三楼，客服自身重力做功、将桶提到三楼做功、将沙子提到三楼做功；这种情况下做的功：

W1=G人h+G桶h+G沙h=（400N+20N+100N)×6ｍ=3120J 第二组：第二种情况是人用动滑轮将桶与沙子提到三楼，将动滑轮提到三楼做功、将桶提到三楼做功、将沙子提到三楼做功；这种情况下做的功：

W2=G动h+G桶h+G沙h=（10N+20N+100N)×6ｍ=780J

第三组：第三种情况是人用动滑轮将口袋与沙子提到三楼，将动滑轮提到三楼做功、将口袋提到三楼做功、将沙子提到三楼做功；这种情况下做的功：

W3=G动h+G袋h+G沙h=（10N+5N+100N) =690J

师点评各组情况。讲解：其实我们的纯目的“将沙子运上三楼”需要需做多少功呢？

生回答：W= G沙h=100N×6ｍ=600J

师讲解：这个600J的功是人们为了达到目的，无论采用哪种方法都必须做的功，称为有用功（W有）。除了这600J之外，上面的三种情况中，我们都多做了一些功。这些功是人们为了达到目的时不需要但又不得不额外做的功，称为额外功（W额）。

（1） 有用功：使用机械时，机械对物体做的功。

（2） 额外功：使用机械时，客服机械自身重力和机械间的摩擦

所做的功。

人们达到一定目的过程中，实际做的功等于有用功与额外功的总和，这个功叫做总功W总。

（3） 总功：使用机械时，有用功和额外功的总和（人们总共做

的功）W总=W有+W额 2、机械效率

师引导学生分析上面的四个数据，由三个小组分别找出各自情况下的有用功、额外功和总功。

第一组：有用功是600J，额外功是2520J，总功是3120J； 第二组：有用功是600J，额外功是180J，总功是780J； 第三组：有用功是600J，额外功是90J，总功是690J. 师：如果让大家来选择，你会采取哪种方法将沙子运上三楼呢？为什么呢？（第三种情况；因为可以少做额外功。）

师：如果我们在选择某一简单机械完成相同的功，大家将会选择什么情况的机械呢？（要选择少做额外功的机械）

师：这应该是反映机械优劣的一个重要指标。我们物理学中将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用字母η表示。

即：机械效率=有用功/总功

由定义得公式：W有表示有用功，W总表示总功，η表示机械效率。



W有W总师强调：

（1）机械效率是有用功与总功之比，它只有大小，没有单位。 由于有用功总小于总功，所以机械效率总小于1，通常用百分数来表示；

②机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，这个机械的性能越好。

（2）机械效率由有用功和总功两个因素决定，分析机械效率高低时不能只考虑一个因素。

①当总功一定时，机械做的有用功越多，或额外功越少，机械效率越高；

②当有用功一定时，机械所做的总功越少，或额外功越少，机械效率越高；

③当额外功一定时，机械所做的总功越多，有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高。

3、例题讲解

起重机把质量为0.5t的重物匀速提升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？g取10N/kg。

由一名学生来演算，其他学生自己演算。要求解题规范化。 四、课堂小结。

本节课我们学习了机械效率的概念，知道了有用功、额外功、总功的概念，给出了机械效率的计算公式。大家完成课后练习，帮助自己更好地理解机械效率的意义， 学会机械效率的计算。 五.布置作业

教科书第88页第1、2题 六．板书设计