機械效率 教案示例之一

（二）教學要求

（l）知道什么是有用功、額外功和總功。

（2）知道什么叫機械效率，知道計算公式。知道械效率總小于1。

（3）知道提高機械效率的意義和主要方法。

（三）教具

滑輪、鉤碼、線、彈簧秤、鐵架臺、刻度尺。

（四）教學過程 

一、復習提問

1.功的原理是什么？

2.演示（按圖1裝置）并提問。

用圖1的滑輪來提升重5牛的物體，應用功的原理求在細繩端需要加多大的拉力？（動滑輪重忽略不計）

要求一名學生板演，其他學生在筆記本上演算，教師講評并給出正確解答。

二、進行新課

1.有用功、額外功和總功

（1）演示實驗

用彈簧秤勻速拉動繩端，使重物G升高。從彈簧秤讀出拉力F的值，用刻度尺測出重物提升的高度h和彈簧秤移動的距離s。以下邊講邊板書：

“實驗數值G＝5牛，h＝0.5米，F＝3牛，s＝1米。

彈簧秤的拉力（動力）對動滑輪做的功：W動＝F·s＝3�！�1米＝3焦，

提高重物，動滑輪克服阻力做的功：W阻＝G·h＝5�！�0.5米＝2.5焦”

（2）提問：由實驗可以看到W動＞W阻，這是為什么？

學生回答，教師總結：前面研究簡單機械和功的原理時，我們沒有考慮摩擦，沒有考慮使用動滑輪提升重物時動滑輪本身重等因素，是理想情況。實際上，我們用動滑輪等簡單機械提升重物時，由于要克服摩擦以及不得不把動滑輪一起提升，這時我們用的力（動力）就比沒有摩擦時要大（該實驗中，理想情況下拉力是2.5牛，而實際的拉力是3牛）。做的功要比沒有摩擦時大一些（該實驗中，不考慮摩擦時動力做的功是2.5焦，而實際動力對滑輪做的功是3焦）。

（3）總結并邊講邊板書

①在用動滑輪提高重物的實驗中，用來提高物體的功對我們是有用的，是必須做的。

板書：“1.有用功（W有用）：利用機械工作時對人們有用的功叫有用功”（注意，本節標題暫不出）

問：本實驗中的有用功是多少？答：W有＝G·h＝5�！�0.5米＝2.5焦。

②本實驗中，用來克服摩擦做的功、把動滑輪提升0.5米做的功對我們沒有用，但又不得不做的功，這種功叫額外功。使用任何機械做額外功是不可避免的。

板書:“2.額外功（W額外）：對人們沒有用，但又不得不做的功叫做額外功”

③本實驗中，有用功加額外功是總共做的功，叫總功。

板書：“3.總功（W總）：有用功與額外功的總和叫總功”

問：本實驗中總功W總＝？

答：W總＝F·s＝F·2h＝3�！�1米＝3焦。

問：本實驗中做的額外功是多少？

答：W額外＝W總－W有用＝3焦－2.5焦＝0.5焦。

2.機械效率

問：根據以上實驗，你能算出有用功在總功中占的百分比嗎？

學生演算，答出計算過程和結果。

答：83.3％。

教師小結并板書：“4.機械效率：有用功跟總功的比值叫機械效率”

板書：補寫本節標題：“三、機械效率”

有用功總小于總功，所以機械效率總小于1”

教師指出：表示機械效率的字母的讀音。機械效率用百分數表示，沒有單位。

問：某起重機的機械效率是70%，它表示什么意思？

答：使用起重機提升重物時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。

3.提高機械效率

閱讀課本提高機械效率一段，小結要點，指出采取減小額外功是提高機械效率的有效方法。

三、鞏固練習

例題：用圖2所示滑輪組把重600牛的貨物勻速提高2米，所用的拉力是375牛，求總功、有用功和這個滑輪組的機械效率。

要求學生板演，教師講評。
教師小結：解答這類問題首先要認真審題，弄清已知條件。其次要注意，用滑輪組提起貨物的高度與人把繩子末端拉下的距離之間的關系。還要分清總功和有用功。總功是人利用滑輪提升貨物時總共做的功，也就是人拉繩子的力做的功（或說動力對滑輪組做的功），計算時，功（W總）＝拉力（F）×繩端所通過的距離（s）。有用功是指滑輪組克服貨物所受重力豎直升高所做的功，計算時，有用功（W有用）＝F·s。因為貨物勻速上升，所以滑輪對貨物拉力的大小等于貨物重，即F＝G。貨物提升的高度s用字母h表示（要與動力通過的距離s加以區分）。所以，有用功（W有用）＝貨物重（G）×貨物提升ツ高度（h）。

應該指出，在涉及機械效率問題時，功的原理也是適用的。這時動力所做的功等于機械克服阻力所做的功。使用機械時仍不省功，而且還要不可避免地做額外功。

四、布置作業 ：1.課本章后習題8，要求計算出總功、有用功、機械效率。根據計算結果答出哪些說法正確。

2.預習課本實驗：測滑輪組的機械效率。