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第4节　机械效率
1．物理观念：
(1)知道有用功、额外功、总功及三者之间的关系。
(2)了解机械效率，能利用机械效率的公式进行简单计算。
(3)知道滑轮组机械效率的高低与物体重力的大小有关，知道提高机械效率的方法。
2．科学思维：类比数学中的效率概念，推理得出机械效率的公式。
3．科学探究：通过探究动滑轮是否省功，初步认识机械效率。
4．科学态度与责任：
(1)通过探究活动增强与其他同学合作的意识，培养学生严谨的科学态度。
(2)在分析问题、解决问题的同时，体会成功的喜悦，激发探索科学的求知欲。
(3)关注生产、生活中的各种机械的机械效率，具有用机械效率来评价机械的意识。
教学重点：理解有用功和额外功；探究滑轮组的机械效率。
教学难点：理解机械效率。
刻度尺、钩码、滑轮组两个、弹簧测力计、铁架台、多媒体课件等。
情境展示 小明家最近买了一套在三楼的新房，想把洗手间、厨房装修一下，需把沙子运到三楼，有如图所示的三种方法。请同学们根据需要，选择机械帮助小明家解决这个问题，看看哪个小组的办法最好？你能说说图中三种方法各自的优缺点吗？
探究点一　有用功和额外功
演示实验 研究使用动滑轮是否省功。
实验过程：
1．如图甲所示，用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，计算拉力所做的功。
2．如图乙所示，用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，计算弹簧测力计的拉力所做的功。
结合实验的过程，思考以下问题：
(1)在提升钩码的过程中，每种方法所做的功是否相同？
(2)无论采取哪种方法都必须做的功是对什么做的功？
(3)在两种方法中不想做但又不得不做的功分别是什么？
学生思考、讨论、回答：两次做的功不相同，第二次做的功要多一些。对钩码做的功是必须做的，对动滑轮和绳子做的功是不想做但又不得不做的。
总结 为达成工作目的而做的功，叫作有用功，用W有用表示。拉力所做的功，叫作总功，用W总表示。使用机械时，克服机械本身的重力以及摩擦力等因素的影响而多做的功，叫作额外功，用W额外表示。总功等于有用功与额外功之和，即W总＝W有用＋W额外。
强调 使用任何机械都不能省功。
探究点二　机械效率
过渡 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小越好，也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。
概念引入 在物理学中，将有用功跟总功的比值叫作机械效率。如果用η表示机械效率，那么机械效率的表达式为η＝。
注意：对于实际机械，由于总是有额外功存在，一定有η＜1。
过渡提问 那么如何测量机械的机械效率呢？
实验 测量滑轮组的机械效率。
实验原理：η＝。
实验思路：测量滑轮组的机械效率需要知道滑轮组工作时的有用功和总功，然后求出二者的比值。可以用弹簧测力计测量拉力和物体的重力，用刻度尺测出绳端和物体移动的距离，再通过计算得出机械效率。
实验过程：
1．用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格。
2．按照图示安装滑轮组，分别记下钩码和绳端(弹簧测力计挂钩底部)的位置。
3．缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的数值，用刻度尺测出钩码提升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格。
4．算出有用功W有用、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。
次数 钩码所受 的重力G/N 提升高度 h/m 有用功 W有用/J 拉力 F/N 绳端移动 的距离s/m 总功 W总/J 机械效率 η
1
2
3
提问 由表格中的数据，你还能知道什么？如何提高滑轮组的机械效率？
总结 (1)①动滑轮重一定，物重越大，机械效率越高；②物重一定，动滑轮越重，机械效率越低。
(2)提高滑轮组的机械效率的主要方法有：尽可能地增加物重；减小动滑轮重；减轻绳重和滑轮转轴处的摩擦等。
自主学习 阅读教材P120相关内容，了解提高机械效率的现实意义。结合课本和查阅的资料，说一说你还知道哪些提高机械效率的方法。
第4节　机械效率
1．有用功、额外功、总功：
(1)有用功：为达成工作目的而做的功。
(2)额外功：我们不可避免而多做的功。
(3)总功：拉力所做的功，等于有用功和额外功之和，W总＝W有用＋W额外。
2．机械效率：
(1)有用功与总功的比值叫作机械效率。
(2)η＝，常用百分数表示，η<1。
3．提高机械效率的方法和意义。
本节主要讲述有用功、额外功、总功和机械效率等方面的内容。前面我们已经学习了功的基本概念，而引入这些物理概念的目的就在于要研究机械做功的问题。一谈到机械做功就不得不谈到机械效率的问题，所以这节课将更多地与我们的实际生活相联系。在上课时注重与生活实际相联系，让学生通过学习，明确机械的使用就是为了代替人力做功，鼓励学生认真了解和认识身边的机械，而且在教学过程中让学生自己动手探究滑轮组的机械效率，调动了学生自主学习的积极性和主动性。

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