2021学年4 机械效率第1课时教案

第4节　机械效率

第一课时　机械效率

教学目标

【知识与技能】

1．理解有用功、额外功和总功的含义．

2．理解机械效率的定义及物理意义，会进行相关的计算．

【过程与方法】

经过举例理解有用功、额外功、总功及机械效率；通过讨论，了解如何提高机械效率．

【情感、态度与价值观】

关注生产、生活中各种机械的机械效率，具有用机械效率来评价机械的意识．

重点难点

【重点】

有关机械效率的计算．

【难点】

有关机械效率的计算．

教学过程

知识点一　有用功和额外功

【自主学习】

阅读课本P86，完成以下问题：

1．无论采取哪种办法都必须做的功叫做有用功．

2．并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功．

3．有用功加上额外功是总共做的功，叫做总功．

【合作探究】

演示　要把重100 N的沙子运上三楼．下图画了三种办法．哪种办法最好，哪种办法最不好，为什么？

①人做功＝对沙子做功＋对桶做功＋克服自重做功．

②人做功＝对沙子做功＋对桶做功＋对动滑轮做功．

③人做功＝对沙子做功＋对口袋做功＋对动滑轮做功．

1．请分别计算出三种情况下有用功、额外功和总功分别是多少？

2．哪种方式最好，为什么？

答：对比三种方式的总功可知，第三种方式最好，其做的总功最少．

【教师点拨】

1．区分有用功和总功：总功是动力(人或电动机)对机械所做的功，有用功是机械对物体所做的功．

2．总功、有用功、额外功的计算方法：

说明：W有用＝Gh和W额外＝G′h中的G、G′分别为用机械提升重物时重物的重力和机械自身的重力，若人把重物放在车上，推车前进，求人做的有用功和额外功，则公式中的G、G′就不适用．

【跟进训练】

1．如图所示，小王通过滑轮组向高处提升重210 N 的物体，动滑轮重10 N，定滑轮重15 N，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦.8 s内物体匀速上升4 m，则该8 s内(　A　)

A．小王做的有用功为840 J B．小王做的额外功为100 J

C．小王做功的功率为105 W D．小王对绳子的拉力为70 N

2．用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功？

解：提水所做的功是有用功，提水桶所做的功是额外功．

知识点二　机械效率

【自主学习】

阅读课本P87，完成以下问题：

1．有用功跟总功的比值叫做机械效率．机械效率越高，说明有用功所占的比例越大．

2．计算公式：η＝×100%.

【合作探究】

探究　计算机械效率

例题　在前面运沙子上楼的三种不同做功方式中，我们已经计算出了有用功、额外功和总功．求三种不同方式的机械效率．(W总1＝3 120 J、W总2＝780 J、W总3＝690 J)

解答

η1＝×100%＝19%，

η2＝×100%＝77%，

η3＝×100%＝87%.

1．有没有机械效率为100%的机械？为什么？

答：没有．因为有用功总小于总功，所以机械效率总小于1.

2．怎样才能提高机械的机械效率？

答：改进结构或减小摩擦；经常保养、定时润滑．

【教师点拨】

1．机械效率越高，机械越省力的论断是错误的．机械效率的高低与机械的省力情况无关，两者之间不存在相互决定的关系．

2．提高机械效率的方法

(1)额外功是使用机械时因为摩擦、自重等原因，并非需要但又不得不做的功，所以减小摩擦、减小机械自重可以提高机械效率．具体做法：经常保养，加注润滑油以减小摩擦；合理设计、改进结构以减轻机械自重．

(2)对于同一机械，可以设法增大有用功来提高机械效率．如滑轮组可以通过增加提升重物的重力来增加有用功在总功中的比例．

3．机械效率与功率的比较

说明：机械效率表示有用功占总功的比例，机械的功率表示做功的快慢，两者之间不存在相互决定的关系．一个机械即使做功很快，但是如果所做的功大多是额外功，此时机械效率也很低．

【跟进训练】

1．关于功、功率、机械效率说法正确的是(　C　)

A．功率越大，做功越快，机械效率越高

B．做功越少，功率越小，机械效率越低

C．功率越大，反映出做功越快

D．功率大的机器机械效率一定高

2．一台起重机将重3 600 N的货物提高4 m．如果额外功是9 600 J，起重机做的有用功是多少？总功是多少？机械效率是多少？

解：起重机提高物体的力等于物体的重力，

F＝G＝3 600 N，

起重机提升重物所做的有用功；

W有用＝Fh＝Gh＝3 600 N×4 m＝14 400 J＝1.44×104 J.

起重机做的总功

W总＝W有用＋W额外＝14 400 J＋9 600 J＝2.4×104 J.

因此，起重机的机械效率：

η＝×100%＝＝60%.

课堂小结

机械效率

练习设计

完成本课对应训练．