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第十二章 简单机械
12.3 机械效率
教学目标：
1.物理观念：
（1）能结合实例分析什么是有用功、额外功和总功。
（2）明确机械效率是描述做功效率的物理量。能利用机械效率的公式进行简单的计算。
（3）能设计实验，测定某种简单机械的机械效率。
2.科学思维：
通过探究使用动滑轮的特点，知道使用机械就要做额外功。
3.科学探究：
通过实验，测量滑轮组的机械效率。
4.科学态度与责任：
知道提高机械效率的实际意义和方法，有合理改进机械、提高效率的意识，增强将科学服务于人类的责任感。
教学重点：机械效率的概念和有关计算。
教学难点：测量滑轮组的机械效率。
教学课时：1课时
教学用具：多媒体、动滑轮、滑轮、钩码、细绳、弹簧测力计、支架、刻度尺。
教学互动设计：
1、 创设情景，导入新课
2023年5月10日，天舟六号货运飞船在文昌航天发射场由长征7号运载火箭托举升空，顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。
2023年5月10日,“天舟六号”货运飞船发射升空。“长征七号”火箭产生的能量是否全部转化为“天舟六号”飞船飞行的能量？
2023年5月11日，天舟六号货运飞船与中国空间站完成交会对接。神舟十六号载人飞船于将于本月发射。
2023年5月16日，《新闻直播间》我国今年夏粮正在进行小麦收割。收割机输出的能量是否全部用来收割小麦？
二、新课讲授，师生互动
生活中我们常常会遇到“效率”这个词，例如学习效率、工作效率等。利用机械帮助我们完成某项任务，也涉及效率问题，我们称为机械效率。要研究机械效率，就要先研究使用机械做功的情况。
（一）有用功和额外功
不使用机械做功直接提升物体做功，与使用机械提升物体做功时做的功相同吗？
演示 使用动滑轮是否省功
1.如图甲，用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，计算所做的功。
2.如图乙，用弹簧测力计并借助一个定滑轮将同样的钩码缓慢提升相同的高度，再次计算拉力所做的功。
这两次拉力所做的功一样吗？为什么？
实验结果表明，虽然在两次实验中钩码提升相同的高度，但第二次拉力做的功反而要多一些。这说明，尽管使用动滑轮会省力，但由于滑轮本身所受的重力以及摩擦等因素的影响，我们要多做功。
在上面的实验中，无论是否使用滑轮，钩码都被提升了，这部分功必须要做的，叫做有用功。用W有表示。若用滑轮组提升钩码，我们还不得不克服动滑轮本身所受重力以及摩擦力等因素的影响而多做一些功，这部分功叫做额外功，用W额 表示。有用功与额外功之后是总共做的功，叫做总功，用W总 表示。它们的关系为 W总=W有+W额
（二）机械效率
在保证所做有用功一定的情况下，人们总是希望额外功越少越好。即额外功在总功中所占的比例越少越好。物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率。如果用η表示机械效率，那么有
机械效率是评判机械性能的主要标志之一，η<1，无单位。
使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总小于总功，所以机械效率总是小于1的。机械效率通常用百分数表示。
例题 起重机把质量为0.5t的重物匀速提升了3m，而它的电动机所做的功为3.4╳104J，起重机的机械效率是多少？g取10N/kg。
解： 起重机匀速提升重物所用力与物体所受重力大小相等
F=G=mg=0.5×103kg×10N/kg=5×103N
起重机提升重物所做功是有用功
W有=Fh=5×103N×3m=1.5×104J
起重机的电动机所做功是总功
W总=3.4×104J
因此，起重机的机械效率
η=（W有/W总 ）×100%=(1.5×104 J)/(3.4×104 J)╳100%=44%
答：这台起重机的机械效率为44%。
起重机的效率一般为40%～50%，抽水机的机械效率一般为60%～80%。
下面我们通过实验测量滑轮组的机械效率。实验之前应该考虑：需要测量哪几个量？怎样计算有用功？怎样计算总功？
（三）实验 测量滑轮组的机械效率
1.用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格。
2.按照图按照滑轮组，分别记下钩码和绳端的位置。
3.缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s，将三个量填入表格。
4.算出有用功W有、总功W总、机械效率η并填入表格。
改变钩码的数量，重复上面的实验。
分析论证 同一滑轮组，增大提升物重，可以提高滑轮组的机械效率。
1.有用功一定时，减小额外功，提高机械效率η。
2. 额外功一定时，增大有用功，提高机械效率η。
1.有用功一定时，减小额外功，如提升重物相同时，减小摩擦，减小动滑轮的重力。
2. 额外功一定时，增大有用功，如同一滑轮组，增大提升重物重力。
提高机械效率可充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要意义 。
提高机械效率的主要办法是改进结构，使它更合理，更轻轻。在使用中按照技术规程经常保养，使机械处于良好的状态，对提高机械效率也有重要作用。
三、总结反思，超越自我
1. 有用功W有：实际需要做的功。
2.额外功W额：实际不需要，但又不得不做的功。
3.总功W总：有用功与额外功之和。
W总=W有+W额；
动力所做的功W总=Fs
4.机械效率：有用功跟总功的比值。
η=（W有/W总 ）×100%
5.提高机械效率：增大有用功，减小额外功。
四、板书设计，整合提升
1. 有用功W有：实际需要做的功。
2.额外功W额：实际不需要，但又不得不做的功。
3.总功W总：有用功与额外功之和。
W总=W有+W额；
4.机械效率：有用功跟总功的比值。
η=（W有/W总 ）×100%
5.提高机械效率：增大有用功，减小额外功。
五、大海扬帆，尝试远航
1. 下列说法不正确的是（ ）
A. 使用机械必须做的功叫做有用功
B. 克服机械本身重力和摩擦而多做的功叫做额外功
C. 有用功和额外功之和叫做总功
D. 有用功和额外功的比值叫做机械效率
2．下列关于机械效率说法不正确的是（ ）
A.有用功和总功的比值叫做机械效率
B.机械效率是评判机械性能的标志之一
C.机械效率的单位与功的单位相同
D.机械效率读写用百分数表示
3．下列叙述中能够提高机械效率的是（　　）
A．增加有用功
B．减小机械间的摩擦
C．减小总功
D．使用最省力的机械
4．工人师傅用动滑轮将一个重为300N的沙袋匀速提升3m，拉力为200N，这个动滑轮的机械效率是（ ）
A.60%
B.75%
C.80%
D.90%
5．利用相同的滑轮，组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，忽略摩擦力，把质量相等的重物提升了相同的高度，下列说法正确的是（ ）
A.甲图省力，机械效率甲图大
B.甲图省力，机械效率一样大
C.乙图省力，机械效率乙图大
C.乙图省力，机械效率一样大
参考答案1.D；2.C；3.B；4.B；5.B。
六、作业：P88.T3
课外作业P88T1、T2、T4 。
教学反思：
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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