《机械效率》教学设计
【教材分析】
《机械效率》一节主要讲述有用功、额外功、总功与机械效率及测滑轮组的机械效率等方面的内容。初学“机械效率”，往往对这些概念陌生难懂，因此应通过分析阐述，帮助学生理解机械效率的物理含义，认识机械效率的高低是反映机械性能优劣的重要指标之一。通过剖析额外功产生的原因，从而了解提高机械效率的办法和途径，突破掌握这一概念的难点。
【教学目标】
知识与技能：能结合实例了解什么是有用功、额外功和总功，理解什么是机械效率。
过程与方法：通过参与探究斜面机械效率的活动，学习拟订简单的科学探究计划和实验方案。
情感态度与价值观：在实验中培养合作精神，养成事实求是、尊重实验结果的科学态度。
【教学重点】理解机械效率。
【教学难点】探究斜面的机械效率及影响机械效率的因素。
【教学关键】讲清机械效率概念且通过探究活动进一步理解这一物理量
【教学资源】摩擦较大的木板、木块、垫块、弹簧测力计、刻度尺、 多媒体教学课件
【教学方法】实验探究法 讨论法
【教学过程】
一、新课引入
1、知识回顾
（1）、功的计算式是什么？
（2）、你如何理解功的原理？
2、例：通过一动滑轮用60 牛的拉力提起重为100牛的重物，使重物提高2米。（1）拉力做多少功？（2）如用手直接提起做功多少？
解（1）拉力做的功是：
S＝2h=2×2m=4m
（2）如用手直接提起做的功是：
W手=Gh=100N×2m=200J
W机械=FS=60N×4m=240J
为什么利用机械做的功大于直接用手做的功呢 ？
（学生思考回答）
二、新课教学
1、想想议议：
5
你会选哪种方法呢？
（学生交流讨论）
师生共同探讨三种方式做功情况：
方式一人提沙子做的功有：1、对砂子做功；2、对桶做功；3、克服人自重做功
方式二人拉滑轮做的功有：1、对砂子做功；2、对桶做功；3、对动滑轮做功
方式三人拉滑轮做的功有：1、对砂子做功；2、对口袋做功；3、对动滑轮做功
2、对三种方式进行综合分析可得：有用功、额外功、总功
有用功W有用――对人们有用的功（人们为达到目的而做的功或为完成目的不用机械直接用手做的功）
额外功W额外――没有价值但又不得不做的功
总功W总 ――有用功与额外功的总和，即人对机械做的功或动力做的功，W总 = W有用 + W额外。
3、牛刀小试――巩固新知
（1）、一个人用水桶从井里打水,有用功是什么?额外功是什么?若桶掉在水中,把装满水的桶捞起来,则有用功又是什么?额外功又是什么?
（2）、使用下面的滑轮组，用力匀速拉动物体水平移动一段距离，有用功是什么？总功是什么？
使用滑轮组的目的是拉动物体水平移动，所以克服物体与地面的摩擦力做功是有用功。
（3）、某斜面长为S，高为h，有一重力为G的物体被拉力F沿斜面从底端匀速拉至顶端。若物体所受阻力为f，则此时的有用功为 Gh ，总功为 FS ，额外功为 f S 。（图形见课件）
4、请你计算出三种方式中有用功和额外功分别是多少吗？
师生共同分析：
三个活动中的有用功都是对沙子做的功，即
W有用＝Gh=100N x 6m=600J
活动1：额外功是对人和桶做的功，即
W额外＝ W人+ W桶= G人h+ G桶h=(400+20)N x 6m＝2520J
活动2：额外功是对动滑轮和桶做的功，即
W额外＝ W动+ W桶= (G动+ G桶)h=(10+20)N x 6m＝180J
活动3：额外功是对动滑轮和袋做的功，即
5
W额外＝ W动+ W袋= (G动+ G袋)h=(10+5)N x 6m＝90J
哪你希望额外功多些还是少些呢？为什么？
1
2
3
有用功（J）
600
600
600
额外功（J）
2520
180
90
总 功（J）
（3120）
（780）
（690）
有用功跟总功的比值
（19.2％）
（76.9％）
（87.0％）
学生计算填表
师：用哪种方法较好呢？
生：第三种方法较好，效率高
5、机械效率
（1）、定义：有用功与总功的比值叫机械效率.
（2）、表达式: η= w有用 / w总 （通常用百分数来表示）
讨论：有没有机械效率为100%的机械？为什么？
没有！因为使用任何机械时都有额外功，从而使得有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 。
例：一台起重机将重3600N的货物提高4m。如果额外功是9600J，起重机做的有用功是多少？总功是多少？机械效率是多少？
解：已知：G ＝ 3600N h ＝ 4m W额外 ＝ 9600J
求 ： W有用、 W总 和 η
使用起重机的目的是提升物体，因而克服物体重力所做的功即为有用功：
W有用=FS=Gh =3600N×4m=1.44×104J
起重机做的总功为：
W总=W有用+W额外=1.44×104J+9600J=2.4×104J
因此，起重机的机械效率为：
η=W有用/W总 = 1.44×104J÷2.4×104J=60%
（关键：弄清使用机械的目的是什么，为完成这个目的做的功才是有用功。）
6、小常识：一些机械的机械效率：
滑轮组：50%－70% 起重机：40%－50%
抽水机：60%－80% 柴油机：28%－40%
提高机械效率,更充分的发挥设备的作用,有着重要的经济意义，该如何提高机械效率呢？
（请同学们课下查资料探究一下）
7、探究――斜面的机械效率
（1）、提出猜想：
斜面的机械效率可能和（ ？ ）有关。
（2）、参考器材：
长木板、小木块、弹簧测力计、刻度尺
（3）、探究过程：
⑴组装器材
⑵进行实验（如何改变斜面的倾斜程度）
5
⑶分析数据，得到结论
⑷实验装置：（见课件）
注意事项：1、控制变量法 2、匀速直线运动
W有用＝Gh W总 ＝ FS
（4）、记录表格：
斜面倾斜程度
木块重量
G/N
斜面高度
h/m
拉力
F/N
斜面长
s/m
有用功
W有用/J
总功
W总/J
机械效率
℅
较缓
较陡
很陡
已知：G ＝ 1.6N S ＝ 40cm h0 = 3cm
计算公式：η＝ W有用/ W总=Gh/FS ×100％
（学生实验并完成表格）
结论：斜面越陡，越不省力，机械效率越高。
（5）理论推导:
(F与斜面的光滑程度有关)
（6）影响斜面机械效率的因素有两点: 1、斜面的坡度，斜面越陡,机械效率越高 2、斜面的光滑程度，斜面越光滑,机械效率越高
（思考题：在斜面问题中能否通过实验的方法测出物体受到的摩擦力？请同学们课后探究一下）
【课堂小结】：
1、有用功、额外功、总功
2、机械效率
3、斜面的机械效率与坡度和光滑程度有关
【当堂检测】
一、判断：下面说法中是否正确
1. 做功多的机械，机械效率高。×
2．做总功越多，机械效率越低。×
3．做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高。√
4．做相同的总功时，有用功越多，机械效率越高。√
5．用不同的滑轮组，做的有用功相同时，机械效 率一定相同。×
6．因为有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。√
7．做的额外功一定时，总功越少，机械效率越高。×
8．有用功在总功中占的比例越大，机械效率越高。√
9、机械效率高的机械越省功。×
10、机械效率高的机械有用功占总功比值大。√
5
二、选择题：已知甲机器的机械效率是65％，乙机器的机械效率是80％，那么下列说法中正确的是 [ D ]
A．甲机器一定比乙机器省力 B．甲机器一定比乙机器省距离
C．甲机器做的有用功一定比乙机器多 D．以上说法都不对
【板书设计】
人们使用机械做功
有用功
总功
额外功
机械效率
定义
公式：
总小于1
通常用百分数表示
提高机械效率的意义和方法
第二节 机械效率
【教学反思】
本节课是在新课程理念的指导下实施的课堂教学,教学力求以学生的发展为本,努力创设“和谐、平等、探究合作”的教学情境,倡导课程不只是知识的载体,也是教师和学生共同探求新知识的过程,教学不只是单纯的教与学,而是师生共同寻求发展的过程。开始的教学设计是忽略了实际中的摩擦和绳重,让同学们根据教师给出的数据计算有用功和额外功,结果导致学生形成思维定势,认为总功必须由有用功和额外功之和计算得来。因此,我将这一环节设计为实验,让同学们通过实验数据的分析和计算,得出有用功、额外功、总功的定义,加深对概念的理解,取得了较好的课堂效果。学生兴趣浓厚,情绪高涨,思维非常活跃,想法独特,在相互讨论中碰撞出智慧的火花,极大调动了参与课堂的热情,使所有的学生都积极参与到课堂中来,课堂上注重了进行情感、态度、价值观的教育。但是,这样的设计也给课堂带来了压力,时间显得有些紧张,课堂小结很仓促,因此在课堂教学节奏的把握上还需要下功夫。
5
微信/支付宝扫码支付