资源简介

(共17张PPT)
1. 能结合实例分析什么是有用功、额外功和总功；
2.能说出机械效率的含义，知道机械效率是小于1的。能利用机械
效率公式进行简单的计算；
3. 通过实验了解滑轮组机械效率的高低与物体重力的大小有关。
第3节 机械效率
教学目标
教学内容
机械效率
有用功、额外功
测量机械效率
教学重点：机械效率
教学难点：测滑轮组的机械效率
省力的机械费距离；直接提升物体做功，与使用机械提升物体做功相同吗？
G/N h/m W直/J
2 0.1 0.2
F/N s/m W机/J
1.2
使用上一节的数据，例如把同样的钩码提升相同高度 h=0.1m。
s
<
0.2 0.24
机械效率
测滑轮组的机械效率
有用功和额外功
请学生算一算，说一说，想一想为什么？
注意：使用动滑轮提升物体所做的功，要指导学生计算正确。
有用功：根据目的必须要做的功
W有=G h
总功：利用机械总共做的功。
（实际付出）
W总=F s
额外功：由于机械自重和摩擦等因
素影响，而多做的功。
（无用付出）
W额外=W总-W有
G/N h/m W直/J
2 0.1 0.2
F/N s/m W机/J
1.2 0.2 0.24
有用功
总功
额外功
有用功
总功
（工作目的）
机械效率
测滑轮组的机械效率
有用功和额外功
（1）用水桶从井中提水，对哪个物体做的功是有用功？对哪个物体做的功是额外功？
进一步认识有用功、额外功
（2）打捞掉到井里的水桶，捞上的桶里带了一些水。对哪个物体做的功是有用功？对哪个物体做的功是额外功？
设计意图：
旨在引导学生学会从工作目的出发，分析有用功和额外功。对比之后，学生会对有用功和额外功的含义有比较明确的认识。
机械效率
测滑轮组的机械效率
有用功和额外功
人提沙子 做功 对砂子做功 600J 有用功
对桶做功 120J 额外功
2520J
克服人重做功 2400J 人拉滑轮做功 (桶） 对砂子做功 600J 有用功
对桶做功 120J 额外功
180J
对动滑轮做功 60J 人拉滑轮做功 （口袋） 对砂子做功 600J 有用功
对口袋做功 30J 额外功
90J
对动滑轮做功 60J
不考虑使用机械时克服摩擦力做功。
三种提沙方式对比，哪种更好？
机械效率
测滑轮组的机械效率
有用功和额外功
W总=W有+W额外
总功
3120J
总功
780J
总功
690J
在使用机械工作时，有用功在总功中所占份额越多越好。它反映了机械的一种性能（有效利用能量方面），物理学中表示为机械效率。
　定义：有用功跟总功的比值。
公式：
　用百分数表示。总小于1。
机械效率
测滑轮组的机械效率
有用功和额外功
G/N h/m W直/J
2 0.1 0.2
F/N s/m W机/J
1.2 0.2 0.24
有用功
总功
额外功
η= ——
W有
W总
= ——
0.2J
0.24J
= 83.8%
机械效率
测滑轮组的机械效率
有用功和额外功
算一算
请学生想一下，起重机的效率为什么这么低？
有用功
额外功来源：轮重、绳重、机械臂重、摩擦等
再算 一算
机械效率
测滑轮组的机械效率
有用功和额外功
起重机 40%~50%
滑轮组 50%~70%
抽水机 60%~80%
一般电梯的机械效率在50 % ～55 %
介绍一些机械的机械效率
机械效率
测滑轮组的机械效率
有用功和额外功
既让学生对一些常见机械的效率有了一定的印象，同时也会引发学生思考，在每个情景中什么是有用功、什么是总功，额外功的来源、效率为什么高或为什么低。对学生理解机械效率很有意义。
弹簧测力计
刻度尺
1. 实验原理：
2. 实验器材：
弹簧测力计、刻度尺、
铁架台、滑轮、细线、钩码。
η= ——
W有
W总
= ——
Gh
Fs
机械效率
测滑轮组的机械效率
有用功和额外功
会测滑轮组机械效率
3. 表格设计：
G物 / N h/cm F/N s/m η
会测滑轮组机械效率
机械效率
测滑轮组的机械效率
有用功和额外功
注 意 事 项
1. 竖直向上匀速缓慢拉动弹
簧测力计。
2. 运动过程中读取测力计的
示数。
3. 找好重物端、自由端的起
始位置，测出h、s。
s
h
用同一滑轮组提升重物时，被提升的物体越重，机械效率越高；
改变钩码的数量，再做两次实验，对比有什么发现？
注意事项：
三次实验，开始时使用的钩码质量一定要小，这样三次实验中测量得到的η值差别才会比较大，方便得出规律。
研究影响滑轮组机械效率的因素—物重
机械效率
测滑轮组的机械效率
有用功和额外功
不宜三次都用质量较大的钩码，η理论值相差不大；加上测量误差的存在，甚至有可能得到相反的结论。
不改变物重
换动滑轮
F
n=3
n=3
结论：滑轮组机械效率与动滑轮重有关。
研究影响滑轮组机械效率的因素—动滑轮重
机械效率
测滑轮组的机械效率
有用功和额外功
G动 / N G物 / N h/cm F/N s/m η
注意事项：
所提升重物的重力与动滑轮重力相差不多时，容易得到结论。
F
拓展：其他简单机械
明确机械效率的含义，可以计算各种机械的效率。（对于能力强的学生）
杠杆
滑轮
F
s
F
s
斜面
s
F
F
f
T1、2，考查对机械效率的理解，有用功、总功、额外功的关系，提高机械效率的手段。
T3，考查在新情景中分析机械效率的能力，找对有用功、总功，分析额外功的来源。
T4，机械效率和功率的综合
动手动脑学物理
课 后 实 践
实践方式：
在测滑轮组机械效率实验时，当作奖励给动手能力强的学生。
可利用选修课机会带领学生进行研究。
利用综合科学实践活动机会让学生动手实践。
1. 研究斜面的机械效率
目标：1. 正确测量； 2. 研究斜面效率与什么因素有关。
2. 查阅资料，例如《天工开物》，了解我国古代水磨、水碓（dui）等机械，尝试从力和运动或者能量转化的角度对机械的使用进行分析，写一篇调查报告。

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