第一篇：機(jī)械效率教案

《機(jī)械效率》教案

焦村鄉(xiāng)初級(jí)中學(xué) 侯偉延

【教學(xué)目標(biāo)】：

1、知識(shí)與技能

? 了解什么是有用功、額外功和總功 ? 理解什么是機(jī)械效率

2、過程與方法 ? 通過參與探究斜面機(jī)械效率的活動(dòng)，學(xué)習(xí)探究的一般方法及科學(xué)態(tài)度。

3、情感態(tài)度與價(jià)值觀。

? 在實(shí)驗(yàn)中養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】 對(duì)機(jī)械效率概念的理解?！窘虒W(xué)方法】 綜合教學(xué)法?！窘虒W(xué)過程】：

一、有用功和額外功

上一節(jié)我們學(xué)習(xí)了功的知識(shí)，請(qǐng)同學(xué)們回憶一下，做功的兩個(gè)必要因素及功的計(jì)算方法。（力和在力的方向上通過的距離 W=FS）。

展示圖片，請(qǐng)同學(xué)們判斷是否做功并計(jì)算做功的多少？ 現(xiàn)在需把100 N重的砂子運(yùn)到6 m高的樓上。想想看，有哪些方法，可以把砂子運(yùn)上去？

砂子重100N 體重400N 動(dòng)滑輪重10N 桶重20N 口袋重5N 每層樓高3米。

第一：對(duì)人體做的功W=FS=400N*6m＝2400J 對(duì)桶做的功W＝FS＝20N*6m＝120J 對(duì)砂子做的功W=FS=100N*6m=600J 一共做的功為2400J+120J+600J=3120J 第二：對(duì)砂子做的功 W=FS=100N*6m=600J 對(duì)桶做的功 W=FS=20N*6m=120J 對(duì)動(dòng)滑輪做的功W=FS=10N*6m=60J 一共做的功為：780J 第三：對(duì)砂子做的功 W=FS=100N*6m=600J 對(duì)口袋做的功 W=FS=5N*6m=30J 對(duì)動(dòng)滑輪做的功W=FS=10N*6m=60J 一共做的功為：690J 通過觀察和比較，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)了什么？（達(dá)到了同樣的目的，可是做的總功多少不一樣。）總功多好還是少好呢？

對(duì)砂子做的功是有用的，而對(duì)人體、對(duì)滑輪、對(duì)口袋、對(duì)桶做的功是沒有必要的但又必須做的功稱為額外功。

有用功和額外功的總和叫總功。

1、練習(xí)：

用桶從井中提水的時(shí)候，對(duì) 做的功是有用功，對(duì)

做的功是額外功。

如果桶掉到井里，從井里撈桶時(shí)，撈上來的桶帶有一些水，這時(shí)對(duì)桶做的功是

功，對(duì)水做的功是

功。

2.討論與分析

（1）有沒有一種簡(jiǎn)單機(jī)械只做有用功，不做額外功？（沒 有）

（2）使用不同的簡(jiǎn)單機(jī)械做功，完成相同的有用功時(shí)，所做的總功是否相同？這說明什么？

（不同）（這說明額外功不同）

（3）額外功在總功中占的比例越多越好，還是越少越好？

（越少越好）

師：一定的總功中，額外功少意味著什么？ 生：有用功多。

師：在使用機(jī)械時(shí)我們最關(guān)心的是所做的這些總功中，有用功究竟占了多少。為此我們引入機(jī)械效率。

二、機(jī)械效率

（一）機(jī)械效率的定義

有用功跟總功的比值叫做機(jī)械效率。

（二）機(jī)械效率的計(jì)算公式。

請(qǐng)計(jì)算出上面三種情況下的機(jī)械效率。

三、例題：例題分析：起重機(jī)把質(zhì)量為0.6t的重物勻速提升了3m，而它的電動(dòng)機(jī)所做的功是3.4×104J，起重機(jī)的機(jī)械效率是多少？

解 起重機(jī)勻速提升重物所用的力等于物體所受的重力

F=mg 起重機(jī)提升重物所做的有用功

W有= F h = mgh = 0.6×103Kg×10N/Kg×3m = 1.8×104J 起重機(jī)的電動(dòng)機(jī)所做的總功

W總= 3.4×10J 因此，起重機(jī)的機(jī)械效率是

W有 1.8×104J ? = = = 53%

4W總 3.4×10J

四、探究斜面的機(jī)械效率與斜面傾角的關(guān)系。

41、實(shí)驗(yàn)的步驟：

2、實(shí)驗(yàn)的器材：

3、測(cè)量的物理量：

結(jié)論：斜面越緩越省力，但效率越低。

五、練習(xí)：某人用圖示的滑輪組提升2000N的重物,所用拉力是800N,繩子自由端被拉下4m.⑴這個(gè)人做的總功是多少焦?⑵有用功是多少焦?⑶額外功是多少焦?⑷這個(gè)滑輪組的機(jī)械效率是多少?

六、思考：提高機(jī)械效率的途徑有哪些？

七、布置作業(yè)

八、板書設(shè)計(jì)：

（一）有用功、額外功、總功

有用功：在工作時(shí)，對(duì)人們有用的功。

額外功：在工作時(shí)，對(duì)于額外負(fù)擔(dān)所不得不做的功?？偣Γ河杏霉εc額外功的和。

（二）機(jī)械效率的定義

有用功跟總功的比值叫做機(jī)械效率。板書：

（三）機(jī)械效率的公式：

第二篇：機(jī)械效率教案

篇一：12.3機(jī)械效率教案

12.3機(jī)械效率

一、教學(xué)目標(biāo)

1．能結(jié)合實(shí)例分析常見機(jī)械的有用功、額外功及總功 2．能說出機(jī)械效率的含義，知道機(jī)械效率是小于1的 3．會(huì)對(duì)機(jī)械效率進(jìn)行一般計(jì)算

4．通過實(shí)驗(yàn)了解滑輪組機(jī)械效率的高低與物體重力的關(guān)系

二、教學(xué)重點(diǎn)

1．能結(jié)合實(shí)例分析常見機(jī)械的有用功、額外功及總功 2．能說出機(jī)械效率的含義，知道機(jī)械效率是小于1的 3．會(huì)對(duì)機(jī)械效率進(jìn)行一般計(jì)算

三、教學(xué)難點(diǎn)

1．能結(jié)合實(shí)例分析常見機(jī)械的有用功、額外功及總功 2．通過實(shí)驗(yàn)了解滑輪組機(jī)械效率的高低與物體重力的關(guān)系

四、教具

彈簧測(cè)力計(jì)、斜面等。

五、教學(xué)教程設(shè)計(jì) 第一課時(shí)

（一）導(dǎo)入新課

課前預(yù)習(xí)：課本第85到87頁。

（二）有用功和額外功 引入：簡(jiǎn)單機(jī)械在初中物理力學(xué)中是相對(duì)綜合的知識(shí)點(diǎn)，一方面要從力的角度認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單機(jī)械，另一方面還要從功的角度認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單機(jī)械。

問題1：如果把重力為g的物體提升一定的高度h，需要做功嗎？做什么功？ 問題2：現(xiàn)在有兩種方法將物體提升，第一次直接用手提升物體，第二次用動(dòng)滑輪來提升物體，對(duì)比兩次做功有什么不同之處呢？

問題3：第一次為了完成任務(wù)必須要做的功是多少？gh。最終是誰在對(duì)物體做功？手。手對(duì)物體做了多少功？gh。

問題4：第二次為了完成任務(wù)必須要做的功是多少？gh。最終是誰在對(duì)物體做功？手。手對(duì)物體做的功還是gh嗎？第二次中，不但將物體提升一定高度要做功，動(dòng)滑輪有沒有被提升一定高度？是否需要對(duì)動(dòng)滑輪做功？是否需要克服摩擦力做功？對(duì)動(dòng)滑輪和克服摩擦力做的功是否有價(jià)值？是否一定得做功？ 引入幾個(gè)概念：

（1）w有：完成某項(xiàng)任務(wù)時(shí)，必須要做的功叫有用功；（2）w額：沒有價(jià)值，但又不得不做的功叫額外功；

（3）w總：有用功和額外功之和。

（三）機(jī)械效率（η）

引入：現(xiàn)在有兩個(gè)滑輪組提升物體，第一個(gè)滑輪組將g提升h，第二個(gè)滑輪組將2g提升h，兩個(gè)滑輪組都要做有用功，都不可避免要做額外功，那么這兩個(gè)滑輪組那個(gè)更好一些呢？ 問題1：兩個(gè)滑輪組誰的有用功更多？做的有用功多機(jī)械就好嗎？有可能做的額外功更多。問題2：兩個(gè)滑輪組誰的總功更多？做的總功多機(jī)械就好嗎？ 問題3：用什么辦法可以比較機(jī)械的好壞呢？

講解：只是比較做有用功的多少不能判定一個(gè)機(jī)械好壞，只是比較總功的多少也不能比較機(jī)械的好壞，但是如果我們比較有用功和總功的比值呢？比值越大，說明做的總功有更多的功轉(zhuǎn)化為了有用功，比值越大說明機(jī)械越好。因此有用功和總功的比值對(duì)我們來說就有意義了，所以在物理學(xué)中引入了一個(gè)新的物理量η來表示機(jī)械的好壞優(yōu)劣。1 23（1）w（2）w（3）w有=w總（1-η）強(qiáng)調(diào)：

（1）因?yàn)橛脵C(jī)械做功時(shí)總功總是大于有用功，所以η總是小于1，常用百分?jǐn)?shù)表示；

（2）η是有用功和總功的比值，所以η由有用功和總功兩個(gè)因素決定，因此分析機(jī)械效率時(shí)不能只考慮一個(gè)因素。能不能說機(jī)械做的有用功越多，機(jī)械效率越高？能不能說機(jī)械做的總功越多，機(jī)械效率越高？但是，當(dāng)總功一定時(shí)，有用功越多，機(jī)械效率越高；當(dāng)有用功一定時(shí)，總功越少，機(jī)械效率越高；當(dāng)額外功一定時(shí)，總功越多，機(jī)械效率越高。4．提高機(jī)械效率的方法：

（1）盡量減少額外功：減輕機(jī)械自重、加潤(rùn)滑油以減小摩擦力；

（2）盡量多做有用功：在w額一定的情況下，盡可能增大w有。一般來說在機(jī)械能承受的范圍內(nèi)，盡可能每次多吊起重物，充分發(fā)揮機(jī)械的作用，提高機(jī)械效率。所以，同一個(gè)機(jī)械的機(jī)械效率不是一個(gè)定值。

5．知道常見機(jī)械的有用功、額外功及總功（重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)）（1）從目的判斷有用功，例如：打水、提桶；

（2）人背東西上樓（有用功為克服物體重力做的功、額外功為克服自身重力及口袋重力做的功、總功為有用功和額外功之和）；

（3）定滑輪（有用功為與物體接觸的繩子因克服物體重力做的功、額外功為克服摩擦力做的功、總功為繩子自由端拉力做的功）；（4）豎直滑輪組（有用功為與物體接觸的繩子因克服物體重力做的功、額外功為克服摩擦力、繩重及動(dòng)滑輪重力做的功、總功為繩子自由端拉力做的功）；

（5）水平滑輪組（有用功為與物體接觸的繩子因克服物體摩擦力做的功、額外功為克服繩子與滑輪摩擦力、繩重做的功、總功為繩子自由端拉力做的功）；

（6）杠桿（有用功為克服物體重力做的功、額外功為克服摩擦力及杠桿重力做的功、總功為自由端拉力做的功）；

（7）斜面（有用功為克服物體重力做的功、額外功為克服摩擦力做的功、總功為繩子自由端拉力做的功）；第二課時(shí)

（四）復(fù)習(xí)：

（1）區(qū)分有用功、額外功及總功和機(jī)械效率的關(guān)系；（2）區(qū)分功率和機(jī)械效率的關(guān)系；（3）結(jié)合圖12.3-1說明省力的機(jī)械不一定機(jī)械效率高；（4）對(duì)于同一個(gè)機(jī)械其效率是可以變化的。

（五）常見機(jī)械的機(jī)械效率 1 n=3）

g物（1）理想情況：f=n（2：①f=g物?g動(dòng) n ②w額=g動(dòng)h g物g = nfg物?g動(dòng)

（3）一般情況（強(qiáng)調(diào)w有、w總、w額）2．水平滑輪組（隱含條件sf=nsa）（1（234．斜面（1g nf f =1 nf額=fsfgl2、w額=g杠桿h fl1、fs=gh w額=w總-w有=fs-gh=fs（易錯(cuò)點(diǎn)常考點(diǎn)）（2問題1：有用功、總功是什么？額外功是什么？

問題2：如果要測(cè)量斜面機(jī)械效率需要測(cè)量那些物理量？ 問題3：應(yīng)該如何拉動(dòng)木塊？ 問題4：斜面的機(jī)械效率與什么因素有關(guān)？

問題5：如果斜面傾斜程度變大，額外功怎么變？額外功是克服摩擦力做功，當(dāng)傾斜程度變大時(shí)，摩擦力變小，距離變短所以額外功變小。（3）同一斜面，越陡，η越大，越不省力；同一斜面，越緩，η越小，越省力；（4）機(jī)械效率與傾斜程度和粗糙程度有關(guān)，與物重、斜面長(zhǎng)短和拉動(dòng)距離無關(guān)。

六、板書設(shè)計(jì)

12.3機(jī)械效率

一、機(jī)械效率

123w額=w總-w有=w總（1-η）4（f（2）多做w有：在w額一定的情況下，盡可能增大w有（說明η不是一個(gè)定值）

二、常見機(jī)械 1n=3）

g（1）理想情況：f=物n（2： ①f= g物?g動(dòng) n ②w額=g動(dòng)h g物g= nfg物?g動(dòng)（3g nf2．水平滑輪組（隱含條件sf=nsa）（1（234．斜面（1f=1 nf w額=fsf gl2、w額=g杠桿h fl1、fs=gh w額=w總-w有=fs-gh=fs（2（3）同一斜面，越陡，η越大，越費(fèi)力；同一斜面，越緩，η越小，越省力篇二：機(jī)械效率教案設(shè)計(jì) 機(jī) 械 效 率 教材分析

本章內(nèi)容大致可以分為兩個(gè)部分：第一部分主要介紹功；第二

部分主要介紹機(jī)械能。功部分主要學(xué)習(xí)做功的多少，做功的快慢，做功的效率。機(jī)械效率是在前面簡(jiǎn)單機(jī)械和功的基礎(chǔ)上進(jìn)行得更深一層的學(xué)習(xí)。它與我們的生活息息相關(guān)，機(jī)械效率的概念已廣泛應(yīng)用于工作，生活和學(xué)習(xí)等方面，有必要讓學(xué)生去探究，理解。機(jī)械效率的概念涉及面廣，內(nèi)容抽象。教材通過生活事例：因

裝修房子的需要，要把一定量沙子從一樓運(yùn)往三樓。然后提出三種方案，讓學(xué)生通過計(jì)算說明那種方案較好，進(jìn)而讓學(xué)生明白，什么是有用功，什么是額外功，什么是總功，什么是機(jī)械效率。認(rèn)識(shí)機(jī)械效率的物理意義和現(xiàn)實(shí)意義，計(jì)算公式，知道實(shí)際的機(jī)械效率不可能是100%，教材最后通過測(cè)斜面機(jī)械效率的探究活動(dòng)，一方面提高學(xué)生科學(xué)探究能力，另一方面，加深了學(xué)生對(duì)機(jī)械效率的更進(jìn)一步的理解，同時(shí)在探究過程中，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。從而增強(qiáng)將科學(xué)服務(wù)于人類的責(zé)任感。教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能： 1.了解什么是有用功、額外功和總功。2.理解什么是機(jī)械效率。

過程與方法： 通過參與探究斜面機(jī)械效率的活動(dòng)，學(xué)習(xí)擬定簡(jiǎn)單的科學(xué)探究計(jì)劃和實(shí)驗(yàn)方 案。

情感態(tài)度與價(jià)值觀 ： 通過學(xué)習(xí)培養(yǎng)高效做事的思想和勇于探 究事實(shí)求是的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)重點(diǎn)：1．理解機(jī)械效率；2．探究斜面的機(jī)械效率。教學(xué)難點(diǎn)：理解機(jī)械效率。教學(xué)準(zhǔn)備：長(zhǎng)木板、木塊、彈簧秤、刻度尺、細(xì)線。教學(xué)過程

一、復(fù)習(xí)、引入新課

復(fù)習(xí)：1.什么是功？功的兩個(gè)主要因素是什么？ 2.將重20 n的重物勻速舉高2ｍ，人需做多 少功？ 探究活動(dòng)：

目的；因裝修房子的需要，要把沙子從一樓運(yùn)往三樓。方案； 1.將沙子裝進(jìn)桶里提上三樓； 2.將沙子裝進(jìn)桶里用動(dòng)滑輪提上三樓； 3.將沙子裝進(jìn)袋子里用動(dòng)滑輪提上三樓； 問題；那種方案較好？

（已知：沙子重100n，人的體重４00 n，動(dòng)滑輪重10 n，桶重 20 n，口袋重5 n，每層樓高3ｍ）

討論并計(jì)算：1.我們的目的是什么？那部分功對(duì)我們是有用的？ 2.為了達(dá)到目的，采用上面的三種方案人實(shí)際總共 做功各是多少？那些功人不想做，但采取這種方案又 無法避免，對(duì)達(dá)到目的來說是額外的？它們各是多 少？

3.那種方案較好？怎樣比較？

教師小結(jié)，給出有用功、總功、額外功的定義，并說明可用有用功與總功的比值來反眏完成某任務(wù)所采取的方案的劃算程度，物理上把它叫做為機(jī)械效率。今天，我們就一起來學(xué)習(xí)機(jī)械效率。

板書課題：機(jī)械效率

二、新課學(xué)習(xí)1.機(jī)械效率

教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)上面討論的問題給出定義。

板書：有用功：我們所需要的功額外功：我們不需要但是不得不做的功 總功：有用功與額外功之和

機(jī)械效率：有用功在總功中所占的比例 2.公式：

由定義得公式：機(jī)械效率用字母η表示。

w有表示有用功；w總表示總功。那么，機(jī)械效率應(yīng)該怎樣表示？ 板書：

討論：1.機(jī)械效率的單位是什么？

2、機(jī)械效率可能大于1嗎？為什么？

強(qiáng)調(diào)： 機(jī)械效率常用百分?jǐn)?shù)來表示；工作中，我們總是希望功 越少越好；也就是有用功在總功中所占的比例越大越好。

思考練習(xí)： 1.有一水桶掉進(jìn)了井里，現(xiàn)在想撈桶，有用功、額外 功、總功各是什么？若現(xiàn)在想用桶打水，有用功、額外功、總功各是什么？

2、起重機(jī)把質(zhì)量為60ｔ的重物勻速提升了3ｍ，而他 的電動(dòng)機(jī)所做的功是3.4χ103j，起重機(jī)機(jī)械效率 是多少？

3.如圖，用200ｎ的力將一重250ｎ的物體勻速推上 長(zhǎng)10ｍ、高6ｍ斜面的頂端，求斜面的機(jī)械效率是 多少？

同學(xué)們，剛才我們知道上面斜面的機(jī)械效率，任何斜面的 機(jī)械效率都一樣嗎？請(qǐng)同學(xué)們?cè)賮碛^察用斜面推物體的情景。思考討論： 斜面的額外功來源是什么？影響斜面機(jī)械效率的因素 可能有哪些？

教師引導(dǎo)學(xué)生提出問題： 光滑程度相同，傾角不同的斜面機(jī)械效 率是否相同？

學(xué)生大膽猜想：可能是在斜面高一定時(shí)，斜面的傾斜程度越大，機(jī) 械效率越高?

下面讓我們共同來探究這個(gè)問題。板書：探究：斜面的機(jī)械效率 3.探究斜面的機(jī)械效率

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：用一條長(zhǎng)木板，一端墊高，成為一個(gè)斜面。用刻度 尺分別測(cè)出斜面的長(zhǎng)和高，用彈簧秤分別測(cè)出物重 和沿斜面的拉力。改變所墊木塊位置可改變斜面的 傾角。再設(shè)計(jì)記錄數(shù)據(jù)的表格，就可完成探究目的。

進(jìn)行試驗(yàn)：請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)本一小組的需要進(jìn)一步討論完善試驗(yàn)方 案，選擇桌面上的器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄好數(shù)據(jù)。

得出結(jié)論：分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，你能得出什么結(jié)論？你還想知道些什 么，可以自己課外繼續(xù)去探究。

評(píng) 估： 回想實(shí)驗(yàn)的過程，影響實(shí)驗(yàn)誤差的因素是什么？

三、小結(jié)

本節(jié)課你有哪些收獲？

1．有用功、額外功、總功；

2．機(jī)械效率：定義、公式、計(jì)算； 3．探究：斜面的機(jī)械效率

四、板書設(shè)計(jì) 機(jī)械效率

1． 有用功：我們所需要的功額外功：對(duì)于額外負(fù)擔(dān)所不得不做的功。總功：有用功與額外功。

2．機(jī)械效率：有用功與總功之比 公式 3．探究：斜面的機(jī)械效率 提出問題猜想 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案 數(shù)據(jù)，得出結(jié)論評(píng)估

進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 分析篇三：第五節(jié) 機(jī)械效率教案

課題：第五節(jié) 機(jī)械效率

課型：授新課

一、教材分析 課時(shí)：2 本節(jié)主要包括“有用功、額外功和總功以及機(jī)械效率兩大方面的內(nèi)容，它既是前面的知識(shí)的延伸，又是功的知識(shí)在生活實(shí)際中廣泛的應(yīng)用，而機(jī)械效率對(duì)學(xué)生今后參加社會(huì)實(shí)踐具有非常重要的指導(dǎo)意義。

二、教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

⑴、知道有用功、額外功和總功及其它們之間的聯(lián)系。⑵、理解機(jī)械效率，會(huì)用有關(guān)公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。⑶、知道機(jī)械效率總小于1，知道提高機(jī)械效率的方法和意義。

2、過程與方法

⑴、通過探究動(dòng)滑輪的使用，認(rèn)識(shí)和體會(huì)物理概念。⑵、通過實(shí)驗(yàn)與討論，認(rèn)識(shí)提高機(jī)械效率的方法。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀

⑴、讓學(xué)生體驗(yàn)活動(dòng)帶來的樂趣。

⑵、知道提高效率的實(shí)際意義，從而增強(qiáng)節(jié)約能源意識(shí)。

三、學(xué)情分析（手寫）

學(xué)生具有強(qiáng)烈的求知欲望和好奇心，已基本掌握探究的模式程序，基本掌握了控制變量等方法的運(yùn)用。學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了滑輪組和功的有關(guān)知識(shí)，初步掌握了探究實(shí)驗(yàn)的方法和技能，有了獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。?jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)要求和學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，我確定本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容和要求。

四、教學(xué)策略(教學(xué)方法、教學(xué)手段。）“教無定法，貴在得法”。教師根據(jù)自己對(duì)教材的理解，教學(xué)條件及其學(xué)生情況，來選擇有效的教學(xué)方法，是取得良好的教學(xué)效果的保證，本節(jié)課就是根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生的知識(shí)水平及其實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ囊?，精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過活動(dòng)認(rèn)識(shí)概念，教師講解體會(huì)概念，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比討論來理解概念。具體的教學(xué)過程涉及的主要方法是：教師講解法和舉例講述法，學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究、自學(xué)討論法等。

五、教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)

1、重點(diǎn)：機(jī)械效率的概念和有關(guān)計(jì)算。

2、難點(diǎn)：動(dòng)滑輪的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)。

六、教學(xué)流程（教師活動(dòng)、學(xué)生活動(dòng)、習(xí)題設(shè)計(jì)）

（一）、復(fù)習(xí)引入 1.播放視頻：生活中的簡(jiǎn)單機(jī)械，提問：視頻中有哪些簡(jiǎn)單機(jī)械？

2.做功的兩個(gè)必要條件是什么？如果我們要求做功的多少，要知道哪些量？ 3.投影出示：課本圖11-14.提問：大家還記得小明是用什么方法將木料運(yùn)上樓的嗎？

（二）、新課教學(xué)

1、探究動(dòng)滑輪（1）.提出問題：

小明利用動(dòng)滑輪把木料拉上四樓時(shí)，手拉繩做功了嗎？動(dòng)滑輪對(duì)木料做功了嗎？手拉繩子做的功和動(dòng)滑輪對(duì)木料做的功大小相同嗎？ 我們有沒有辦法知道“兩個(gè)功”是否相等？（2）.學(xué)生進(jìn)行猜想：（3）.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)： ①實(shí)驗(yàn)需要測(cè)哪些量？

②測(cè)量這四個(gè)量，需要什么樣的測(cè)量工具呢？

③做這個(gè)實(shí)驗(yàn)除了彈簧測(cè)力計(jì)和刻度尺以外，還需要準(zhǔn)備哪些儀器呢？

④根據(jù)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)一個(gè)表格記錄實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的數(shù)據(jù)。將設(shè)計(jì)好的表格投影在屏幕上，提問：這張表格設(shè)計(jì)合理嗎？實(shí)驗(yàn)時(shí)為什么要測(cè)量多組數(shù)據(jù)？ ⑤接下來要做實(shí)驗(yàn)了，為了保證拉力f的大小始終不變。拉力f要注意：豎直向上勻速拉動(dòng)。（4）.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：分組進(jìn)行，不同的組掛的鉤碼個(gè)數(shù)不同。（5）.分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

①各組代表填寫數(shù)據(jù)，投影出示。提問：手拉繩子做的功和動(dòng)滑輪對(duì)物體做的功相等嗎？

（6）.得出結(jié)論：手拉繩子做的功總是大于動(dòng)滑輪對(duì)物體做的功。學(xué)生討論得出：

利用動(dòng)滑輪提升重物做功時(shí)，我們除了提升重物外，還將動(dòng)滑輪提升了一段距離，所以人做的功除了提升重物之外，還必須克服動(dòng)滑輪的重力、繩子的重力以及摩擦而做功，所以拉力對(duì)繩子做的功總是大于動(dòng)滑輪提升物體做的功。

2、認(rèn)識(shí)使用機(jī)械的三個(gè)功

師：以第三組數(shù)據(jù)為例，手對(duì)繩做的功為0.44j，動(dòng)滑輪提升物體做的功為0.4j，還有另外的0.04j功是對(duì)機(jī)械做的。我們通過這樣的分析，使用一個(gè)機(jī)械就出現(xiàn)了三個(gè)功，今天我們要學(xué)習(xí)的第一個(gè)問題就是：使用機(jī)械的三個(gè)功。我們還要給這三個(gè)功起名字，起什么名字好呢？請(qǐng)同學(xué)們自己閱讀課本21頁自學(xué)這部分內(nèi)容。（1）.閱讀課本，觀看視頻；

（2）.哪個(gè)同學(xué)說說三個(gè)功分別叫什么功？（3）.你認(rèn)為這三個(gè)功的大小有什么關(guān)系？

（4）.大家剛才算了兩個(gè)功，分別說一說這兩個(gè)功各叫什么功？把三組數(shù)據(jù)中的三個(gè)額外功算出來（指名匯報(bào)）； 根據(jù)學(xué)生的回答板書：

一、使用機(jī)械的三個(gè)功 1.有用功：w有用 2.總 功：w總 3.額外功：w額外

w總 = w有用 + w額外

（5）.小結(jié)：知道三個(gè)功中的任意兩個(gè)，根據(jù)它們的關(guān)系就可以求出第三個(gè)。

3、認(rèn)識(shí)機(jī)械效率

師：看公式，想這樣的問題：比如說我手對(duì)繩子做了10j的功，我想讓滑輪對(duì)物體也做10j的功，可不可能？我們總希望有用功與總功數(shù)值上相差越小越好，也就是有用功在總功當(dāng)中占的比例，是大好還是小好？有用功在總功當(dāng)中占的比例越大反應(yīng)機(jī)械的性能越好。

第三篇：機(jī)械效率教案

機(jī)械效率教案

周敦鴻

教學(xué)目標(biāo)

⒈知道什么是有用功、額外功和總功。

⒉知道什么叫機(jī)械效率,知道計(jì)算公式。知道機(jī)械效率總小于1。⒊知道提高機(jī)械效率的意義和主要方法。⒋學(xué)習(xí)組裝滑輪組和會(huì)測(cè)滑輪組的機(jī)械效率;⒌通過學(xué)生實(shí)驗(yàn),使學(xué)生進(jìn)一步明確機(jī)械效率取決于有用功在總功里所占的百分比,從而了解提高機(jī)械效率的途徑。教學(xué)重點(diǎn)

⒈使用任何機(jī)械都要做額外功

⒉滑輪組的組裝,重物上升距離、繩端通過距離的測(cè)量 教學(xué)難點(diǎn)

⒈有用功、總功的正確判斷,理解效率的物理意義 ⒉實(shí)驗(yàn)的原理

教學(xué)方法 講授法 實(shí)驗(yàn)法

教學(xué)用具 滑輪、鉤碼、線、彈簧秤、鐵架臺(tái)、刻度尺 課時(shí)安排 2課時(shí) 教學(xué)步驟

一、導(dǎo)入新課

復(fù)習(xí)提問:做功的因素是什么?功的原理是什么?

二、引入

功的原理告訴我們,使用任何機(jī)械都不能省功,實(shí)際上使用機(jī)械還要多做功。例如用動(dòng)滑輪提升重物時(shí),把滑輪本身也提起來了,滑輪受到重力作用,也發(fā)生了一段距離,對(duì)滑輪也有做功。另外滑輪與繩子之間存在著摩擦,克服阻力也要多做功。

在利用機(jī)械做功時(shí),我們所需的只是其中的一部分,而額外要多做的功也占一部分,那么機(jī)械做功就存在一個(gè)效率問題。

三、新課教學(xué) 有用功、額外功、總功

⒈演示實(shí)驗(yàn):用彈簧秤勻速拉動(dòng)繩端,使重物G升高。從彈簧秤讀出拉力F的值,用刻度尺測(cè)出重物提升的高度h和彈簧秤移動(dòng)的距離s。實(shí)驗(yàn)數(shù)值G=5牛,h=0.5米,F=3牛,s=1米

彈簧秤的拉力(動(dòng)力)對(duì)動(dòng)滑輪做的功:W動(dòng)=F·s=3?！?米=3焦 提高重物,動(dòng)滑輪克服阻力做的功:W阻=G·h=5牛×0.5米=2.5焦 ⒉提問:由實(shí)驗(yàn)可以看到W動(dòng)>W阻,這是為什么? 前面研究簡(jiǎn)單機(jī)械和功的原理時(shí),我們沒有考慮摩擦,沒有考慮使用動(dòng)滑輪提升重物時(shí)動(dòng)滑輪本身重等因素,是理想情況。實(shí)際上,我們用動(dòng)滑輪等簡(jiǎn)單機(jī)械提升重物時(shí),由于要克服摩擦以及不得不把動(dòng)滑輪一起提升,這時(shí)我們用的力(動(dòng)力)就比沒有摩擦?xí)r要大(該實(shí)驗(yàn)中,理想情況下拉力是2.5牛,而實(shí)際的拉力是3牛)。做的功要比沒有摩擦?xí)r大一些(該實(shí)驗(yàn)中,不考慮摩擦?xí)r動(dòng)力做的功是2.5焦,而實(shí)際動(dòng)力對(duì)滑輪做的功是3焦)。⒊小結(jié)

①有用功(W有用):利用機(jī)械工作時(shí)對(duì)人們有用的功叫有用功。在用動(dòng)滑輪提高重物的實(shí)驗(yàn)中,用來提高物體的功對(duì)我們是有用的,是必須做的。本實(shí)驗(yàn)中的有用功W有=G·h=5?！?.5米=2.5焦。

②額外功(W額外):對(duì)人們沒有用,但又不得不做的功叫做額外功。本實(shí)驗(yàn)中,用來克服摩擦做的功、把動(dòng)滑輪提升0.5米做的功對(duì)我們沒有用,但又不得不做的功,這種功叫額外功。使用任何機(jī)械做額外功是不可避免的。

③總功(W總):有用功與額外功的總和叫總功。有用功加額外功是總共做的功,叫總功。本實(shí)驗(yàn)中總功W總=F·s=F·2h=3?！?米=3焦。

本實(shí)驗(yàn)中做的額外功W額外=W總-W有用=3焦-2.5焦=0.5焦。④判斷有用功、額外功

判斷有用功、額外功要看做功的過程中,我們想達(dá)到的目的是什么,實(shí)現(xiàn)這一目的所做的功就是有用功。其余部分就是額外功。例如:用桶打水,提水的功是有用功,提桶的功是額外功;水里撈桶,提桶的功是有用功,提水的功是額外功。

⑤練習(xí):計(jì)算圖中三種不同方法將沙子運(yùn)上三樓所做的有用功,額外功和總功。以加深對(duì)概念的理解。

四、機(jī)械效率

⒈根據(jù)以上實(shí)驗(yàn),你能算出有用功在總功中占的百分比嗎? ⒉定義:有用功跟總功的比值叫機(jī)械效率,即有用功占總功的百分比。⒊公式: ⒋有用功總小于總功,所以機(jī)械效率總小于1 ⒌練習(xí):某起重機(jī)的機(jī)械效率是70%,它表示什么意思? 答:使用起重機(jī)提升重物時(shí)所做的有用功跟總功的比值是70%,也可以說有用功在總功中占有70%,另30%做的是額外功。⒍提高機(jī)械效率

閱讀課本提高機(jī)械效率一段,小結(jié)要點(diǎn),指出采取減小額外功是提高機(jī)械效率的有效方法。⒎例題解析

每個(gè)動(dòng)滑輪重力為3N,用右圖兩種滑輪組來提升 重物G,哪些功是有用功、哪些功是總功?哪個(gè)滑輪 組機(jī)械效率高,為什么? 分析:提升重物G升高h(yuǎn),這一部分功為有用功;繩

子末端在力F作用下通過S的距離,這個(gè)功是總功。W有用 =Gh,兩個(gè)滑輪組的W有用相同。S1=3h,S2=5h,則總功 分別為W總1=3F1h,W總2=5F2h。其中乙滑輪組要提升的滑 輪數(shù)量更多,做的額外功也較多,所以甲滑輪組機(jī)械效率較大。

五、實(shí)驗(yàn) 學(xué)習(xí)組裝滑輪組和測(cè)滑輪組的機(jī)械效率 ⒈實(shí)驗(yàn)原理 用滑輪組提升重物G升高h(yuǎn)是做功的目的,這一部分功為有用功;而所有的功都是由繩子末端在力F作用下通過S的距離產(chǎn)生的,這個(gè)功是總功。實(shí)驗(yàn)原理: ⒉需要測(cè)量的物理量 鉤碼的重力G--彈簧秤;鉤碼被提升的高度h--刻度尺;作用在繩子末端的拉力F--彈簧秤;繩子末端被拉高的高度s--刻度尺。⒊注意事項(xiàng)

在實(shí)驗(yàn)中要將距離測(cè)量的準(zhǔn)確些。注意會(huì)將細(xì)繩繞在滑輪上。盡可能在豎直方向上使用彈簧秤。注意彈簧秤的示數(shù)要用牛頓表示。拉動(dòng)的過程中,盡可能使物體勻速上升。注意分析實(shí)驗(yàn)中所出現(xiàn)誤差的原因。⒋實(shí)驗(yàn)記錄

次數(shù) G/N h/m W有用/J F/N S/m W總/J η 1 2 ⒌小結(jié)

根據(jù)機(jī)械效率的定義,運(yùn)用公式 可以測(cè)出滑輪組的機(jī)械效率。需要測(cè)量的物理量有4個(gè):鉤碼的重力G;鉤碼被提升的高度h;作用在繩子末端的拉力F;繩子末端被拉高的高度S。

六、總結(jié)

七、作業(yè)處理

2011.5.3

第四篇：機(jī)械效率教案

機(jī)械效率

教學(xué)目標(biāo)

1.通過對(duì)簡(jiǎn)單習(xí)題的練習(xí)，鞏固所學(xué)知識(shí)； 2.由淺入深激發(fā)學(xué)生興趣；

3.加深對(duì)有用功，總功及機(jī)械效率的認(rèn)識(shí)。教學(xué)重難點(diǎn)

1.對(duì)滑輪組省力費(fèi)距離的理解；

2.對(duì)有用功，總功,功率及機(jī)械效率的計(jì)算； 新課教學(xué) <引入> 我們學(xué)習(xí)了有關(guān)機(jī)械的知識(shí)，我們的生活離不開機(jī)械，機(jī)械可以省力，具體省力情況讓我們通過題目來具體了解。<練習(xí)一> 如圖所示，某人用一個(gè)動(dòng)滑輪將物體上升了3m，已知物體重200N，拉力大小為120N，不計(jì)繩重和摩擦，問：

（1）繩子自由端上升多少米？

（2）有用功和總功為多少？（3）機(jī)械效率為多少？ <學(xué)生展示>

解：（1）S=2h=2×3m=6m;

（2）W有=Gh=200N×3m=600J

W總=FS=120N×6m=720J（3）η= 有 總

=

=83.3%

答：繩子自由端上升6m,……。<提問> 通過這些已知信息還可以求哪些東西？ <學(xué)生展示> 額外功。大小為120J。<老師補(bǔ)充> 額外功是提升物體時(shí)克服動(dòng)滑輪重力做的功，所以還可以用來求動(dòng)滑輪重力。

W額=G動(dòng)h可得G動(dòng)=<質(zhì)疑> 是否還有其他方法計(jì)算動(dòng)滑輪重力。<學(xué)生展示> 利用省力情況分析：F=G總得 F=（G物+G動(dòng)）

額

=

=40J

所以：G動(dòng)=2F-G物=2×120J-200J=40J <過渡> 剛剛我們分析的是單個(gè)滑輪，接下來我們做一個(gè)滑輪組的，看看有何區(qū)別。<練習(xí)二> 如圖，工人用一個(gè)滑輪組提升重物，已知重物5S內(nèi)上升了10米，其重力為100N，拉力大小為60N，求：

（1）有用功；

（2）拉力的功率

；（3）機(jī)械效率。<學(xué)生展示> 解：（1）W有=Gh=100N×10m=1000J；

（2）W總=FS=60N×10m×2=1200J

P==

有 總=240J;（3）η= <提問> =

=83.3% 功率還有何求取方法？ <學(xué)生展示> 利用公式P=FV。<過渡> <練習(xí)三> 某同學(xué)用如圖所示滑輪組提升物體，物體重600N，拉力大小為400N，繩子自由端上升18m，求

滑輪組動(dòng)滑輪上的繩子段數(shù)越多越省力，我們還是提升物體，換個(gè)滑輪組，看看有什么不同。

（1）物體上升的高度；（2）有用功；（3）機(jī)械效率； <學(xué)生展示> 解：（1）h==

=6m;

（2）W有=Gh=600N×6m=3600J；

（3）W總=FS=400N×18m=7200J

η= <過渡> 剛剛我們學(xué)習(xí)的是提升重物，如果滑輪組是用來水平拖動(dòng)物體的，他的計(jì)算與之前的有何不同？

<練習(xí)四> 有 總 =

=50% 4.(2016邵陽34題)(9分)在一次車輛故障處置過程中，拖車所用裝置簡(jiǎn)化如圖，為了盡快疏通道路，交警只用了30 s的時(shí)間，指揮拖車在水平路面上將質(zhì)量是1.5 t的故障車勻速拖離了現(xiàn)場(chǎng)．若故障車被拖離的速度是6 m/s，繩子自由端的拉力F是500 N，該裝置的機(jī)械效率為80%.求：

(1)故障車在30 s內(nèi)通過的路程；(2)拉力F在30 s內(nèi)所做的功；

(3)故障車在被拖離過程中受到的阻力． <學(xué)生展示> 解：（1）S=Vt=6m /s×30s=180m；

（2）W總=FS=500N×180m×3=270000J（3）W有=Gh=15000N×10m=150000J； W額 =120000J W額= FS可得F=<質(zhì)疑> W有是克服摩擦阻力做功，利用機(jī)械效率先求有用功。W有=W總η=270000J×80%=216000J F= 有

額

=

=666.67N = =1200N <總結(jié)> 同學(xué)們我們今天練習(xí)的是關(guān)于滑輪組的知識(shí)，滑輪組的省力看動(dòng)滑輪上繩子段數(shù)，費(fèi)距離情況也是如此，做功一定要看力和沿著力方向移動(dòng)的距離，W=FS；功率P=W/t.希望同學(xué)們?cè)诮窈蟮膶W(xué)習(xí)中更加努力，取得優(yōu)異的成績(jī)。

<補(bǔ)充> 可添加速度在練習(xí)三中，搞清楚繩子自由端和物體上升速度的區(qū)別，注意一一對(duì)應(yīng)。

第五篇：《機(jī)械效率》教案范文

實(shí)驗(yàn)：測(cè)滑輪組的機(jī)械效率 教案示例之三

教學(xué)自的 通過學(xué)生實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生進(jìn)一步明確機(jī)械效率取決于有用功在總功里所占的成分，（即百分比）從而了解提高機(jī)械效率的途徑。教學(xué)器材 刻度尺、鉤碼、彈簧秤、鐵架臺(tái)、一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成的滑輪組、兩個(gè)定滑輪和兩個(gè)動(dòng)滑輪組成的滑輪組、長(zhǎng)約2米的細(xì)繩。教學(xué)內(nèi)容

1．提高機(jī)械效率的方法是盡可能減少額外功，即減少克服額外阻力所做的功。

2．克服水重所做的功為有用功，克服水桶、繩子重所做的功為額外功。

從井里撈水桶時(shí)，克服水桶重所做的功為有用功，克服水桶里所帶的水以及繩子重所做的功為額外功。

通過對(duì)以上問題的討論，可見有用功，額外功主要取決于我們做功的目的性，加以區(qū)別，不是固定不變的。

【例如】我們用車推貨物而做功，由于貨物重而影響的摩擦力，克服這個(gè)摩擦阻力所做的功為有用，但由于車重而影響的摩擦力，克服這個(gè)摩擦阻力而做的功就是額外的功。

引言：本節(jié)課我們要通過測(cè)滑輪的機(jī)械效率，要進(jìn)一步明確決定機(jī)械效率的兩個(gè)條件，通過幾個(gè)不同的方法所測(cè)定的效率，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)提高機(jī)械效率的實(shí)際意義。

學(xué)會(huì)測(cè)定滑輪組機(jī)械效率的一些技術(shù)性問題。

實(shí)驗(yàn)中注意事項(xiàng)；

1．在實(shí)驗(yàn)中要將距離測(cè)量的準(zhǔn)確些。2．注意會(huì)將細(xì)繩繞在滑輪上。

2．盡可能在豎直方向上使用彈簧秤。4．注意彈簧秤的示數(shù)要用牛頓表示。

5．拉動(dòng)的過程中，盡可能使物體勻速上升。6．可將各數(shù)據(jù)填入書中表格內(nèi)。7．注意分析實(shí)驗(yàn)中所出現(xiàn)誤差的原因。

舉例，如利用滑輪時(shí)，克服滑輪重、繩重、繩和輪的摩擦、輪和軸的摩擦等等。

雖然人們既要完成有用功，又要完成額外功。板書：總功＝有用功＋額外功。

了解以上幾個(gè)小概念之后，現(xiàn)在我們開始學(xué)機(jī)械效率。

請(qǐng)同學(xué)們看P170圖14－9，要把100牛頓的沙子運(yùn)上三樓的三種辦法，請(qǐng)同學(xué)們討論，哪種辦法最好，哪種辦法最不好，為什么？

1．首先比較有用的功。（全相同）

2．第一種情況：人在總功里要完成，克服人的重力、桶的重力而做些額外功。第二種情況：人在完成總功中，要克服動(dòng)滑輪重、桶重、做些額外功。第三種情況：人在完成總功中，要克服滑輪重、口袋重，做些額外功。由類比可得出：第三種辦法最好。因?yàn)轭~外功最少。第一種辦法最不好。因?yàn)樽龅念~外功太多。因此，物理學(xué)中利用機(jī)械效率來區(qū)分使用某些機(jī)械的好與壞。

4、理解機(jī)械效率的意義。（1）機(jī)械效率是反映機(jī)械性能優(yōu)劣的主要標(biāo)志之一。因?yàn)橛杏霉φ伎偣Φ囊徊糠?，顯然，有用功所占比例越大，機(jī)械對(duì)總功的利用率就越高，機(jī)械的性能就越好。物理中，用機(jī)械效率來表示機(jī)械對(duì)總功的利用率。由可得：對(duì)于理想機(jī)械，而對(duì)于實(shí)際機(jī)械。（2）機(jī)械效率與功率是兩個(gè)完全不同的概念。這兩個(gè)物理量是從不同方面反映機(jī)械性能的。它們之間沒有必然的聯(lián)系。

功率大表示機(jī)械做功快；機(jī)械效率高表示機(jī)械對(duì)總功的利用率高。功率大的機(jī)械不一定機(jī)械效率高，例如內(nèi)燃機(jī)車功率可以達(dá)到幾千千瓦，但效率只有30%～40%，反之，機(jī)械效率高的機(jī)械功率不一定大。例如，安裝在兒童玩具汽車車?yán)锏碾妱?dòng)機(jī)效率可達(dá)80%，但功率卻只有幾瓦特。

5、提高滑輪組機(jī)械效率的措施。在有關(guān)機(jī)械效率的計(jì)算中，經(jīng)常遇到一些名詞，這些名詞當(dāng)中，有些指的是同一個(gè)物理量。對(duì)于理想機(jī)械：對(duì)于

怎樣講清“機(jī)械效率”這一概念

2002:1:15 ·來源：中學(xué)物理教學(xué)參考

原作者： 陸振范

滑輪組的機(jī)械效率是初中物理的重要內(nèi)容，也是學(xué)生學(xué)習(xí)中的一個(gè)難點(diǎn)．在平時(shí)練習(xí)中，往往會(huì)碰到這樣一道選擇題：

下列說法正確的是：()

Ａ．功率越大的機(jī)械，機(jī)械效率一定越高

Ｂ．做有用功越多的機(jī)械，機(jī)械效率一定越高

Ｃ．越省力的機(jī)械，機(jī)械效率一定越高

Ｄ．有用功一定，額外功越小的機(jī)械，機(jī)械效率一定越高

要使學(xué)生理解“機(jī)械效率”的概念，在講授“機(jī)械效率”的概念時(shí)，首先要講清有用功、額外功、總功三個(gè)概念．

一、什么叫有用功?

課本中是這樣敘述的：人們?cè)谧龉r(shí)，有利用價(jià)值的功，我們把它叫 做有用功．

如何理解“機(jī)械效率”呢?我們不妨通過幾個(gè)實(shí)例來研究有用功的含義．例如利用滑輪組在豎直方向吊高重物，利用滑輪組在水平方向勻速移動(dòng)物體，或在斜面上用滑輪組移動(dòng)重物．在這些事例中，我們把重物吊高到一定的高度，或在水平、斜面上使重物移動(dòng)一定的距離．這就是我們使用這簡(jiǎn)單機(jī)械的目的，這個(gè)目的的實(shí)現(xiàn)，對(duì)我們使用這種機(jī)械是有利用價(jià)值的，因?yàn)橐趯?shí)現(xiàn)目的過程中，克服重物的重力或克服物體所受阻力做的功，這才是對(duì)人們有用的，即做了有用功(W有＝G物h或W有＝f阻s）．

二、什么是總功?額外功?

人們利用機(jī)械做功時(shí)，作用在機(jī)械上的動(dòng)力對(duì)機(jī)械做的功就是總功，即W總＝F動(dòng)s．總功包括有用功和額外功．總功中去了有用功部分，就是額外功，就是人們?cè)谧龉^程中，為了要實(shí)現(xiàn)目的，必須做了不得不做的額外部分的功，叫做額外功．額外功具體指什么呢?就是機(jī)械運(yùn)作過程中，克服自身的重力、摩擦力等所做的功．更加明確地指出，這里的額外功是指滑輪組克服滑輪與其轉(zhuǎn)軸之間的摩擦力做功、提升重物過程中克服動(dòng)滑輪及繩子的重力做功等部分．

三、對(duì)上述題目的討論

1．機(jī)械效率和功率都是反映機(jī)械性能的物理量，但它們是完全不同的概念 ．功率反映的是做功的快慢，而機(jī)械效率反映的是有用功與總功的比值，因?yàn)樗鼈冎g沒有必然的聯(lián)系，所以選項(xiàng)A是錯(cuò)誤的．2．機(jī)械效率與機(jī)械是否省力不同，機(jī)械是否省力，是指動(dòng)力和阻力相比較而言，當(dāng)動(dòng)力比阻力小就省力，它與機(jī)械效率之間同樣沒有必然的聯(lián)系，因而選項(xiàng)C也是錯(cuò)誤的．3．根據(jù)機(jī)械效率η＝W有／W總可知，η是由W有和W總兩個(gè)因素決定的．當(dāng)總功一定時(shí)，有用功越大，有用功在總功中所占的比例越大，機(jī)械效率就越高；W有用一定，W總越小，機(jī)械效率也就越高．而選項(xiàng)B中僅敘述了一個(gè)因素變化，沒有提到W有／W總比值的大小，故選項(xiàng)B也是錯(cuò)誤的．4．因?yàn)閃總＝W有＋W額，所以η＝W有／（W有＋W額），有用功一定，額外功越小，機(jī)械效率越高 , 或者額外功一定，有用功越多，顯然機(jī)械效率越高．因此，選項(xiàng)D是正確答案．

四、比較滑輪組在不同使用情況下的機(jī)械效率

1．對(duì)于同一個(gè)滑輪組，使用中提升不同的重物，其機(jī)械效率是不同的．提升重物多的機(jī)械效率就高，因?yàn)轭~外功基本一定，做的有用功越多，機(jī)械效率就越高．(2)不同結(jié)構(gòu)的滑輪組，在提升相同的重物，機(jī)械效率一般也不同．結(jié)構(gòu)復(fù)雜的滑輪組所做的額外功多，因此做同樣的有用功，其機(jī)械效率也就低．

五、關(guān)于任何機(jī)械的機(jī)械效率總小于1

為什么機(jī)械的機(jī)械效率總小于1呢?因?yàn)閃總＝W有＋W額，由于額外功的存在，即W額＞0，因此總功必定大于有用功，這就是機(jī)械效率一定小于1的原因．

六、要想提高滑輪組的機(jī)械效率，可以采用哪些辦法

這里的總功、有用功、額外功中哪些功是一點(diǎn)都不能“省”的?哪些功是可以想辦法“省”掉一些的?雖然有用功是不能省的，而總功、額外功是可以省掉一些的，這與前面講的“使用任何機(jī)械都不能省功”是否矛盾?我們說不矛盾．因?yàn)閃總＝W有＋W額始終是一個(gè)等式．即動(dòng)力對(duì)機(jī)械做的功，等于 機(jī)械克服所有阻力所做的功(功的原理)．那么“省”掉額外功從哪些方面著手呢?一是減輕機(jī)械自重；二是減小摩擦．

總之，初學(xué)“機(jī)械效率”，往往對(duì)這些概念陌生難懂，思維不通、前后矛盾，甚至與學(xué)過的功率相混淆．通過以上分析闡述，能幫助學(xué)生理解機(jī)械效率的物理含義，認(rèn)識(shí)機(jī)械效率的高低是反映機(jī)械性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一．通過剖析額外功產(chǎn)生的原因，從而了解提高機(jī)械效率的辦法，突破掌握這一概念的難點(diǎn)．

摘自中學(xué)物理教學(xué)參考

【例1】 重2540牛的貨物。如圖1所示，滑輪組把它提升1.7米。若不考慮摩擦，也不考慮滑輪和繩子的物重，則：（1）繩端拉力F是多少牛？（2）繩端移動(dòng)的距離是多少米？（3）若考慮摩擦、滑輪和繩子的物重，須在繩端施力800牛，滑輪組的機(jī)械效率是多少？

【分析】使用滑輪組時(shí)，重物G由n段繩子承擔(dān)，提起重物G所用的力F就是重物G的n分之一；由于重物G是由n段繩子承擔(dān)，當(dāng)重物升高h(yuǎn)米時(shí)，繩末端移動(dòng)的距離s＝nh米；若考慮摩擦、滑輪和繩子的物重，滑輪組的機(jī)械效率等于有用功和總功的比值?！菊f明】如何判斷有用功、額外功、總功，是解機(jī)械效率有關(guān)問題的關(guān)鍵，解題時(shí)可以用機(jī)械做功的目的來分析。凡是用機(jī)械來升高物體的，使物體升高所做的功為有用功；且有W有＝Gh，即有用功等于被升高的物體的重力與其提升高度的乘積。凡是動(dòng)力做的功就是總功；且有W總＝Fs，它等于力與機(jī)械在動(dòng)力作用下移動(dòng)的距離的乘積。而用來克服摩擦和機(jī)械自身重力所做的功為額外功。W額＝W總－W有。

【例2】 用100牛的力沿機(jī)械效率為60%的斜面可拉一個(gè)重400牛的物體勻速前進(jìn)。據(jù)此可知斜面的高與長(zhǎng)之比為 [ ] A．3∶20

B．1∶4

C．4∶1

D．20∶3

【分析】本題將機(jī)械效率知識(shí)遷移到求斜面問題上來。斜面的機(jī)械效率η＝W有用/W總＝(G·h)/(F·L)，式中的h、L分別表示斜面的高與長(zhǎng)。

∴h/L＝η·F/G＝60%·100/400＝3∶20?！窘獯稹繎?yīng)選A。

【說明】機(jī)械效率是一個(gè)比值，能反映機(jī)械性能的好壞，即反映機(jī)械所完成的總功中有用功所占的比例。人們希望有用功越多越好，但事實(shí)上總不可避免要做無用功，所以人們把有用功跟總功的比值叫機(jī)械效率。

【例3】 沿著長(zhǎng)5米高1米的斜面，把重1000牛頓的物體勻速推上去。若不計(jì)斜面的摩擦力，拉力應(yīng)有多大？若考慮斜面的摩擦力，所用拉力是280牛頓，有用功是多少？總功是多少？斜面的機(jī)械效率是多少？

【分析】當(dāng)不考慮斜面的摩擦力，可根據(jù)功的原理：W人＝W機(jī)，求出F。如果考慮斜面的摩擦，有用功應(yīng)是W有用＝G·h，總功應(yīng)是W總＝F′·L，【解答】W人＝W機(jī)（不考慮斜面摩擦）考慮斜面摩擦?xí)rW有用＝G·h＝1000牛頓×1米＝1000焦耳 W總＝F′·L＝280牛頓×5米＝1400焦耳

答：當(dāng)不計(jì)斜面的摩擦力，拉力為200牛頓。

如果考慮摩擦力，有用功為1000焦耳，總功為1400焦耳，斜面的機(jī)械效率為71%。

【例4】 用一輪軸勻速拉動(dòng)放在水平地面上的物體，物重980牛頓，物體受到的摩擦力是物重的0.2倍，輪軸的機(jī)械效率是80%，要使物體沿水平方向移動(dòng)5米，問動(dòng)力對(duì)物體做的功是多少？ 【分析】根據(jù)題意，若使物體沿水平方向勻速運(yùn)動(dòng)，輪軸對(duì)物體做功時(shí)，必須克服地面與物體之間的摩擦力。動(dòng)力所做的功為總功，而有用功應(yīng)該是輪軸克服物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力所做的功。答：動(dòng)力所做的功是1225焦耳。

【例5】 用功率為1500瓦特的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)起重機(jī)，以0.2米/秒的速度勻速提升物體，起重機(jī)的效率為80%，求它所提起的物體的重。

【例6】 如圖2所示，物體重15000牛頓，物體與水平地面的滑動(dòng)摩擦力為物體重的0.2倍，滑輪組的機(jī)械效率為80%，求物體向左勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)繩的自由端的拉力是多大？

【分析】此題我們可以用機(jī)械效率的公式來解決，但不知道物體移動(dòng)的距離就無法表示出有用功和總功，因此我們可以把它當(dāng)作參變量引入，以幫助我們解題?！菊f明】從例

5、例6二例，可以看出題目的結(jié)果與我們引入的參變量無關(guān)，但引入?yún)⒆兞坑兄谖覀冺樌獬鲱}目的結(jié)果。有些物理習(xí)題常常因缺少條件而感到困惑。其實(shí)這類習(xí)題不一定真缺少條件，只要掌握一定的技巧，問題就會(huì)迎刃而解，引入?yún)⒆兞烤褪浅Ｓ玫囊环N方法。

【例7】 在測(cè)定滑輪組的機(jī)械效率時(shí)，用同一個(gè)滑輪組，第一次掛上一個(gè)鉤碼，第二次掛上兩個(gè)鉤碼。假定每個(gè)鉤碼的質(zhì)量為m，動(dòng)滑輪的質(zhì)量為M，不計(jì)摩擦阻力，試比較將鉤碼勻速提起相同高度h時(shí)兩次測(cè)得的機(jī)械效率。

【分析】本題綜合功的原理和機(jī)械效率、重力等知識(shí)來進(jìn)行η＝W有用/W總，在不知?jiǎng)恿與動(dòng)力作用點(diǎn)通過的距離s的情況下，似無法確定機(jī)械效率。但不妨簡(jiǎn)化一下來考慮，在不計(jì)摩擦力的情況下，W額外可認(rèn)為就是提起動(dòng)滑輪所做的功，W總＝W有用＋W額外。

【說明】以上結(jié)果說明對(duì)于同一個(gè)滑輪組，它的機(jī)械效率并不是一個(gè)常數(shù)。一般說來，對(duì)于同一個(gè)滑輪組，提升較重的物體時(shí)機(jī)械效率較高，因?yàn)檫@時(shí)額外功改變不大，但有用功增大了。將機(jī)械效率的定義式η＝W有用/W總變形為 η＝W有用/（W有用＋W額外）＝1/（1+W額外/W有用），當(dāng)W有用增大時(shí)，W額外/W有用減小，因而機(jī)械效率η增大了。

淺議杠桿的機(jī)械效率

山東淄博市淄川區(qū)教研室（255100）浦先和

人教杜版九年義務(wù)教育三年制初中物理第一冊(cè)中，有這樣一道習(xí)題：用動(dòng)力臂是阻力臂2倍的杠桿，將重400牛的貨物抬高20厘米，手向下壓杠桿的力是220牛，手下降的高度是______厘米，人做的總功是______焦，有用功是______焦，這根杠桿的機(jī)械效率是_____。

答案分別是40，88，80，91％。根據(jù)題目的條件，不難做出此答案。但對(duì)于這道題目的物理意義，卻還有討論的必要。根據(jù)課本內(nèi)容，“任何機(jī)械本身都受到重力作用，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件間又存在摩擦，所以使用任何機(jī)械，除了做有用功外，都不可避免地要做額外功”。這樣必然會(huì)有總功大于有用功，機(jī)械效率總小于1．實(shí)際利用機(jī)械時(shí)，施加的動(dòng)力必然大于根據(jù)功的原理推算出來的動(dòng)力，如果結(jié)合上述習(xí)題中的杠桿分析，結(jié)果又如何呢？

1、杠桿重力的作用效果

（1）對(duì)省力杠桿，要將物體抬高，有兩種情況，①支點(diǎn)在杠桿一端，動(dòng)力方向向上（如圖1），此時(shí)杠桿重力和阻力方向相同，與動(dòng)力方向相反，因而克服重力所做的功為額外功。②支點(diǎn)在中間，動(dòng)力方向向下（如圖2），此時(shí)重力和動(dòng)力作用點(diǎn)一般在支點(diǎn)同側(cè)且方向相同。因而重力所做的功是有用功的一部分，不是額外功。

這樣，在圖2所示的情況下，豈不是總功小于有用功了嗎？當(dāng)然不是，因?yàn)槭褂酶軛U舉高物體時(shí)，必須先將杠桿舉到一定高度，然后方可下壓。在舉高杠桿時(shí)克服杠桿重力所做的功應(yīng)當(dāng)是與壓下杠桿過程中重力所做的功大小相等，也就是說，在整個(gè)過程中杠桿重力做功的代數(shù)和為零。

（2）對(duì)費(fèi)力杠桿，要將物體抬高，也存在兩鐘情況，同樣是支點(diǎn)在一端和支點(diǎn)在中間（如圖

3、圖4），在這兩種情況下，重力產(chǎn)生的力矩都是阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的，所以克服杠桿重力所做的功都屬于額外功。

2、杠桿與支點(diǎn)間摩擦力的作用效果

當(dāng)杠桿處于水平位置時(shí)，杠桿與支點(diǎn)間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，因而不存在摩擦；當(dāng)杠桿因轉(zhuǎn)動(dòng)而傾斜時(shí)，與支點(diǎn)間雖然存在靜摩擦力，但摩擦力的作用線總是通過支點(diǎn)，其力矩為零，不會(huì)影響到杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，也就是說摩擦力方向總是與杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)方向垂直，當(dāng)然也不做額外功。

3、結(jié)論

從以上分析，對(duì)于一般杠桿而言，我們可以得到如下結(jié)論：

（1）杠桿自身重力的作用效果，不一定全是阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的，所以它也不一定是做額外功的原因。

（2）一般情況下，用杠桿舉高物體時(shí)，不需要克服杠桿與支點(diǎn)間的摩擦做額外功。

當(dāng)然，杠桿也有一些根據(jù)需要而重心偏于一端，支點(diǎn)處來用滯動(dòng)或滾動(dòng)軸承的，但這對(duì)于剛接觸杠桿的初中學(xué)生來說，畢竟應(yīng)劃入特例的范圍。、對(duì)上述習(xí)題的看法

從上述習(xí)題的等件可知，抬高貨物采用的是圖2所示的下壓方式，且動(dòng)力臂是阻力臂的2倍，并沒有其它任何說明。學(xué)生按照常規(guī)思維應(yīng)當(dāng)是：考慮杠桿重力，動(dòng)力小于200牛；不考慮杠桿重力，動(dòng)力等于200牛，而不可就是220牛，所以，對(duì)剛接觸杠桿的初中學(xué)生而言，這道習(xí)題似不適宜在課本上出現(xiàn)。