初中物理教科版八年级下册第十一章 机械与功4 机械效率教案设计

11.4机械效率

教学目标

【知识与能力】

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。

3.知道提高机械效率的意义和主要方法。

【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。

教学重难点

【教学重点】

1.知道有用功、额外功、总功的含义，指出它们之间的关系。

2.能结合实例认识什么是有用功、额外功、总功。

3.理解机械效率的概念，知道机械效率小于1及没有单位的原因。

4.会利用公式进行有关计算。

【教学难点】

分析影响机械效率大小的因素，掌握提高机械效率的方法。

课前准备

课件、多媒体设备、刻度尺、弹簧测力计、钩码、铁架台、定滑轮、动滑轮、滑轮组、细绳等。

教学过程 

情景导入

小明家最近买了一处新楼房，家在三楼。现需把装修用材料运到三楼。

请学生发表自己的见解，提出各种方案。并对各个方案进行讨论，比较优缺点。

教学活动

一、有用功和额外功

阅读教材P86，观察：做功的不同办法。如图11-4-2。

要把重100N的沙子运上三楼。图11-4-2中画了三种办法。哪种办法最好，哪种办法最不好？

（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。

思考：

(1)在把沙子从一楼运上三楼的过程中，每种方法中各对哪些物体做了功？

(2)无论他采取哪种方法都必须做的功是他对什么做的功？

(3)在几种不同的方法中他不愿做但又不得不做的功分别是什么？

从而引出有用功、额外功和总功的概念。

（1）无论采取哪种办法都必须做的功叫作有用功。

（2）并非我们需要但又不得不做的功叫作额外功。

（3）有用功加上额外功是总共做的功，叫作总功。

指出：前面实验中，第三种方法最好，因为第三种方法做的额外功最少，总功最少。

教师可视学生理解程度再列举几个日常生活中的例子。

鼓励并引导学生自己思考举例。

二、机械效率

如果用 表示总功， 表示有用功， 表示额外功，它们的关系是 。

    由上式可知，任何机械做的有用功只是总功中的一部分。物理学中把有用功跟总功的比值叫作机械效率。

工作中，我们总是希望额外功越少越好，也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。在物理学中，用机械效率表示有用功在总功中所占的比例。机械效率越高，就说明有用功所占的比例越大。

机械效率＝×100%

计算公式：η＝×100%

注意：对于实际机械，由于总是有额外功存在，故η＜1。

组织学生讨论：

(1)机械效率有单位吗？

(2)为什么机械效率没有大于1的？

(3)用小数和百分数来表达机械效率，你认为哪种表示更好？

学生经过讨论回答：机械效率没有单位，总小于1，用百分数表示更好。

阅读教材P87，做“活动：计算机械效率”。

算出图11-4-2中三种不同做功方式的机械效率。

学生各自计算。

得出结论：第三种做功方式的机械效率最高，第一种做功方式的机械效率最低。

多媒体展示例题：

例  利用如图所示的滑轮组，在F＝80N的拉力作用下，将一个重为180N的物体匀速提高1m，绳重、摩擦不计。求：总功、有用功、额外功和滑轮组的机械效率。

(1)组织学生分析、讨论、计算；

(2)展示学生解题过程；

(3)总结、评价。

在实际机械中，与摩擦力有关的额外功往往是不可以忽略的，对提高机械效率，更充分地发挥机械设备的作用，有重要意义。

思考：提高机械效率有什么意义？

学生分析讨论。

教师总结：

提出提高机械效率的意义：

机械效率表示有用功在总功中所占的比值，机械效率越大，做相同的有用功，需要的总功越少，机械能够更好地发挥效用。η的高低是机械性能优劣、质量好差的重要标志之一。

常见机械的效率：

（1）滑轮组 50%~70% ；     

（2）起重机 40%~50% ；       

（3）抽水机 60%~80% ；

（4）离心式水泵 60%~80% 。

阅读教材P88，实验探究：测量滑轮组的机械效率。如图11-4-3。

(1)实验原理：η＝×100%＝×100%。

(2)器材：刻度尺，钩码，弹簧测力计，铁架台，甲、乙两个滑轮组，长约2m的细绳。

(3)步骤：

①用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格。

②分别记下钩码和弹簧测力计的位置。

③缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s，将这三个量填入表格。

④算出有用功W有用、总功W总功、机械效率η并填入表格。

(4)分析讨论：（a）、（b）两个装置，挂的钩码数量相同时，机械效率有什么不同？（b）、（c）为同一装置，挂的钩码数量不同时，它的机械效率有什么变化？出现机械效率高低不同的原因是什么？

学生分析、讨论。

    教师总结作答：（a）、（b）两个装置，挂的钩码数量相同时，两装置有用功相同，（a）装置额外功小于（b）装置，故（a）装置机械效率大于（b）装置。（b）、（c）为同一装置，额外功相同，（c）装置挂的钩码数量多，其有用功多，机械效率高；（b）装置挂的钩码数量少，其有用功少，机械效率低。出现机械效率高低不同的原因是有用功所占总功的比值不同。

（5）结论：

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。

讨论：如何提高滑轮组的机械效率？

学生讨论后得出：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。

板书设计

4.机械效率