11.5 机械效率
教学目标
【知识与技能】
1．知道有用功、额外功和总功的含义，以及它们之间的关系。
2．理解机械效率，会用机械效率的公式进行简单的计算。
3．会测算滑轮组的机械效率。
4．知道机械效率总小于1，知道提高机械效率的方法和意义。
【过程与方法】
通过实验和分析,理解功和机械效率及影响机械效率的各种因素,并且最终能够从理论走向生活和生产。
【情感态度与价值观】
通过实验培养学生合作的团队精神、实事求是的科学态度以及理论实践相结合,主动探究寻求真理的科学精神。
教学重难点
【教学重点】
有用功、额外功、总功及机械效率。
【教学难点】
同一机械的效率是可变的。
教学过程
一、导入新课
现代社会是讲求效率的节约型社会，时时处处都要讲究提高效率，使用机械也要讲效率。那么，什么是机械效率呢？下面我们就来研究这个问题。
二、新课教学
(一)有用功、额外功和总功
日常生活中，人们搬移物体，不是将物体平移到另一个地方，就是将物体从低处搬到高处(或从高处搬到低处)。
课件展示有关生活、生产中搬移物体的片段，引导学生观察。
搬移物体过程中，可以用手直接搬，还可以利用机械。
演示：(1)用手将一重物直接从低处匀速搬到高处。
(2)利用斜面将该重物从低处匀速搬到高处。
(3)用动滑轮将该重物从低处匀速搬到高处。
交流：这些实验中，如何测算人做功的多少？
测算：测出上述实验中人所做的功。
分析：利用机械时，所做的功为何多一些？
讨论：哪些功是我们为了达到特定目的必须要做的功？哪些功是我们不需要但又不得不做的功？
学生经过思考、讨论，可以作答。
分析：哪些功是我们为了达到特定目的必须要做的功？哪些功是我们不需要但又不得不做的功？
在学生回答的基础上，指出“有用功”“额外功”及“总功”的含义。
1．有用功(W 有用)：为达到目的人们需要且必须做的功。
2．额外功(W 额外)：对人们既无利用价值又不得不做的功。
3．总功(W 总)：动力所做的功。
4．总功等于有用功和额外功的总和，即W 总＝W 有用＋W 额外。
典例解读 李玲玲同学用水桶从水井中提水做清洁，她在把水从井底提上来的过程中，下列关于做功的说法中正确的是( )
A ．对桶所做的功是有用功
B ．对水所做的功是额外功
C ．对水所做的功是有用功
D ．对水所做的功是总功
【解析】由题意可知，该同学的目的是把水提上来，所以对水所做的功是有用功；在提水的过程中，也要对桶和绳做功，这部分功是额外功。该同学对水、桶和绳做功的总和是总功。
【答案】C
(二)什么是机械效率
讨论：
(1)当你用水桶提水时，有两只大小相同的水桶可供选择，一只是轻质塑料桶，另一只是厚铁皮桶，你选择哪一只水桶？为什么？
(2)当你用动滑轮提升重物时，你希望选用什么样的滑轮？为什么？
至此，引导学生自己总结出机械效率的定义和公式。
1．机械效率的定义：有用功与总功的比值。
2．公式：η＝W 有用W 总
×100% 3．讨论
(1)机械效率的高低表示的物理意义是什么？
(2)机械效率的单位是什么？
(3)为什么机械效率总小于1？能不能等于1？
(4)如何提高机械效率？
4．练习
如左下图所示，建筑工人用滑轮组提升重为220 N 的泥桶，动滑轮重为20 N ，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。如果工人将绳子匀速向上拉了6 m ，则泥桶上升了多少？滑轮组的机械效率是多少？
典例解读 如右上图所示，拉力F ＝80 N ，物体重G ＝120 N ，若绳子自由端匀速拉动的距离s ＝4 m ，物体被提高的距离h ＝2 m ，求：
(1)拉力所做的有用功；
(2)拉力所做的总功W 总；
(3)该滑轮组的机械效率η。
【解析】关于滑轮组的机械效率，一般用有用功W 有用＝Gh ，总功W 总＝Fs 求解，另外s
＝nh (n 为滑轮组承担物重的绳子股数)。
【答案】(1)W 有用＝240 J ；
(2)W 总＝Fs ＝320 J ；
(3)η＝W 有用W 总
×100%＝75%。 (三)测算滑轮组的机械效率
实验目的：测算滑轮组的机械效率。
实验原理：η＝W 有用W 总
×100% 讨论：
(1)滑轮组工作中的有用功怎样计算？需要测量哪些物理量？
(2)滑轮组的额外功是怎样产生的，是否便于测量？
(3)有其他简便的方法测算总功吗？需要测量哪些物理量？
(4)为了求出滑轮组的有用功和总功，进而测出滑轮组的机械效率，除滑轮组外，实验中还需要哪些测量器材？
注意事项：
(1)钩码上升的高度h ，可用竖直放置在钩码旁的刻度尺读出，以钩码的下端为标准读数。
(2)拉力F 的大小由弹簧测力计的示数读出，要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，弹簧不要和外壳摩擦。
(3)测量细绳自由端通过的距离s 时，可事先在细绳自由端上作一标记，再拉弹簧测力计，用滑轮组提升重物。用刻度尺量出钩码上升的高度后，再量出细绳标记移动的距离，就是细绳自由端通过的距离s 。
实验结果：同一个滑轮组，在提升不同的重物时，其机械效率是不同的。
思考：还有什么因素会影响滑轮组的机械效率？为什么？
典例解读 在做“测滑轮组机械效率”的实验中，小强和同学们组装了如图所示的甲、乙两个滑轮组(每只滑轮重都相同，不计摩擦和绳重)。
(1)对于甲图所示的滑轮组，如果没有刻度尺，只要测出钩码重G ，然后竖直向上匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，从弹簧测力计上读出拉力值F ，即可算出该滑轮组的机械效率η＝______。
(2)比较甲、乙两滑轮组的机械效率，可知η甲______(填“>”“<”或“＝”) η乙。
(3)实验后小强猜想，对于同一滑轮组(例如图乙)，它的机械效率也可能不是固定的，于是他用实验进行了探究，并证明自己的猜想是正确的。你认为小强应采用的正确方法是什么？答：________________________________________________________________________。
【解析】(1)在做“测滑轮组机械效率”的实验中，由于绳子自由端通过的距离s 与物体上升的高度h 的关系是s ＝nh ；在求滑轮组的机械效率时，如果没有刻度尺，也可以用导出公式来计算机械效率：η＝W 有用W 总＝Gh Fs ＝Gh Fnh ＝G nF ＝G 3F
。
(2)当提升的物体重力相同时，滑轮组机械效率的高低与动滑轮的重力有关，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。乙滑轮组的动滑轮较重，则它的机械效率较低。
(3)当物体的重力增大时，滑轮组的机械效率将变大。因此，小强只要在乙滑轮组中增加钩码，再重复前面的操作，算出滑轮组的机械效率，跟原来的机械效率相比较即可。
【答案】(1)G
3F
(2)> (3)在乙滑轮组中，增加钩码，再重复前面的操作，算出滑轮组的机械效率，跟原来的机械效率相比较
[课堂小结]
1．有用功、额外功和总功的含义，以及它们之间的关系。
2．机械效率的含义。
3．机械效率总小于1。
4．提高机械效率的方法。
板书设计
11.5 机械效率
一、功
1．有用功
2．额外功
3．总共
二、机械效率
1．定义：
2．意义：
三、机械效率的计算
（赠品不喜欢可以删除）期末学生评语选粹
◆品学皆优◆
你是一个全面发展的好学生。你文静温和，大家都愿意和你一起玩。上课时你能积极思考老师提出的问题。每次作业也完成得很好，令老师感到非常满意。每次的值日工作你都能出色地完成。如果你能一如既往地走下去，将会是老师、家人、同学的骄傲！
◆朴实无华◆
你是一个朴实的孩子。你脚踏实地、勤奋好学，但是你也要知道学习不靠死记硬背，而要讲究方法。学习上有不懂的问题，不要羞于开口，要多问，多思考，多练习。老师相信：只要你信心不倒，努力不懈，终有一天会到达成功的彼岸！
◆善良懂事◆
善良的孩子最让人欣赏，恰好你就是；乐观的孩子最惹人喜爱，恰好你也是；懂事的孩
子最值得称赞，恰好还是你。课堂上，你总是专心致志，从你高举的手中，老师看到了你的自信。翻开你的作业本，更是让人赞不绝口。望你再接再厉，创造一个更辉煌的明天！
◆顽皮好动◆
你是一个非常聪明、机灵还有点调皮的孩子。这半个学期以来，你的作业质量有了显著的提高，老师也为你感到高兴。但你缺乏自制力，课堂上总是乱说乱动。老师希望你快快成长起来，早日摆脱稚气，做一个自省自律的好学生。
◆优秀干部◆
你是一个上进心强，聪明而且心地善良的孩子。担任***后，你更是能严格要求自己，处处做同学们的榜样。同学们对班委进行民主评议时，你受到的赞扬最多。真棒！老师很欣赏你的工作能力，相信在以后的学习与工作中，你会发展得更好。
◆运动健将◆
运动场上你矫健的身姿，拼搏的精神，夺冠的斗志，感染着班级的每一位同学。劳动时，重活、累活你总是抢着去干。可真正的男子汉不仅要有健壮的体魄，还应该有丰富的知识。相信你会把运动场上的拼搏精神用在学习上，给我们一个又一个的惊喜！
◆调皮捣蛋◆
你做事认真，字写得漂亮，班的宣传墙报每次都留下你秀丽的笔迹。参加演讲比赛成绩喜人。有时还调皮得可爱。但是，你捉弄人的功夫让同学们个个害怕。老师认为还是不让别人害怕为好。请紧记：与人为善是一种美德。
◆慢条斯理◆
心情“晴朗”，你会侃侃而谈，课堂发言成了全班的亮点；学习“快乐”，你会兢兢业业，工整的作业让老师心旷神怡。但这样的时候总嫌不够，甚至太少。在你争吵的时候，在你慢条斯理的时候，时间像流逝的水，在你脚下匆匆而过。亲爱的朋友，你不感到可惜吗？
◆可爱小弟◆
男孩***，可爱小弟弟。对人很温和，有副好脾气。关心组上事，热爱班集体。喜欢动脑筋，爱钻偏难题。数学比较好，科学还可以。语文有点弱，作文羞于提。文理不可偏，发展应整齐。可怜瘦弱貌，不爱练身体。愿你快成长，盼你有出息。报国建勋日，都夸***！
◆累累硕果◆
是你，给我们带来了勤勉朴实的学风；是你，给我们带来了助人为乐的风尚。当眼前闪烁着一行行娟秀的字迹时，当面前呈现出一页页工整的作业时，我们便知道是你在默默耕耘。
今天是收获的季节，当累累硕果捧在你眼前时，老师要对你说：这是一个新的起点！
◆埋头苦干◆
学习上认真与执著的你给老师留下深刻的印象；劳动中不声不响、埋头苦干的你令老师很欣赏；工作中细心负责的你深得老师和同学的好评。但是你应该活泼一些，十多岁的少年本应充满热情；你应该灵活一些，学习光有自觉性还不够。继续努力吧，我深深地为你祝福！
◆轻轻一笑◆
你言语不多，待人谦和、善良。学习和做人一样，默默用功。真喜欢你笑的样子。别人与你讲话时你总喜欢轻轻一笑。若是在课堂上倒是很漂亮的一招“退敌”之术，可若在课下，就把想与你交谈的朋友都挡回去了。真心希望能见到你与同学们快乐地交谈。
◆思维灵活◆
你思维灵活，求知欲强，富于质疑精神，对事物常有不落俗套的看法。老师喜欢你那种敢想、敢说、敢问、敢辩的课堂表现；老师也喜欢你那干净整齐的作业，批阅时真是赏心悦目。看着你的学习成绩不断进步，老师为你高兴、为你自豪。愿你坚持不懈，再创辉煌！
◆崭露头角◆
你恬静、柔和，富有才气；你刻苦、勤奋、富有进取心。不论在哪个方面，你都具有巨大的潜能。现在你已经在许多方面崭露头角：文学才华令大伙刮目相看，艺术才华令人耳目一新……才华需要展现，只有在展现中，才能得到进一步锻炼，在锻炼中才能更成熟。
◆真诚善良◆
回想你，脑海中即刻浮现你清俊的浅浅的笑，你的真诚，你的善良，加上你的勤奋和聪颖，让你的学习和生活如此快乐和充实，硕果累累。你的沉稳，你的机智，让我们每个人都感到踏实，充满信心。相信在今后的学习和工作中，你会表现得更出色，你会是最棒的！
◆自信勤奋◆
自信、勤奋的你是我最优秀的学生之一。你深深爱着我们的班集体，经常主动清洁教室、帮助同学。你能认真地学好每一门功课，在学习上有一种积极进取的可贵精神，这是多么令人钦佩呀！你是个聪明的孩子，我相信你将成为海纳百川，恢宏大度的杰出人才。
◆作业拖拉◆
你观察细致，绘画认真，画出的金鱼、竹子栩栩如生，真不简单。但是你的自由活动占据了太多的时间，作业也经常拖拖拉拉。老师希望看到你能珍惜时间，能将你的聪明才智用到学习上去，能成为一个品学兼优的好学生。