第十一章 11.3 如何提高机械效率-（教案）【木牍教育·课时A计划】2023-2024学年九年级上册物理沪粤版（安徽）

11.3 如何提高机械效率 ◇教学目标◇ 【知识目标】 1.了解什么是有用功、额外功和总功。 2.理解机械效率的概念，会利用公式η=×100%进行有关计算，知道机械效率总小于1。 3.知道测量滑轮组机械效率的方法、提高机械效率的意义和主要方法。 【能力目标】 1.从生活实际出发，培养探究物理学的有关知识，深入认识事物的能力。 2.经历测量机械效率的过程，通过参与探究滑轮组的机械效率的活动，进一步了解影响滑轮组机械效率的因素。 【素养目标】 通过机械效率知识的探究与实际应用，引导学生对科技改变生活的认识，从而激发他们在生活中应用物理知识进行创新的激情。 ◇教学重难点◇ 【教学重点】 1.理解机械效率的概念。 2.会测量滑轮组的机械效率。 【教学难点】 1.区分有用功和额外功，知道提高机械效率的方法。 2.根据实验数据分析、归纳科学规律。 ◇教学过程◇ 一、新课导入 如图所示，小虎在放学回家的路上，看到路边工地上的起重机驾驶员正在给起重机滑轮间的钢丝绳加润滑油，他觉得很奇怪，好好的钢丝绳，涂上黏糊糊的润滑油，又不好看又不干净，可是驾驶员叔叔为什么还要这样做呢? 二、教学步骤 探究点1 什么是有用功与额外功 [阅读课本]P11~12“什么是有用功与额外功” [思考]对于活动1而言，(1)在这两个情景中，力对哪些物体做了功? (2)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? [提示](1)对于教材图11-16(a)：拉力对滑轮组做功时，拉力对重物、动滑轮、绳子以及克服各部分之间的摩擦力都做了功；其中，提升重物做的功是我们需要的功，对动滑轮、绳子以及克服摩擦所做的功是我们不需要但又不得不做的功。 (2)对于教材图11-16(b)：挖掘机对泥土、抓斗以及克服各部件之间的摩擦力都做了功；其中，提升泥土所做的功是我们需要的功，对抓斗以及克服摩擦所做的功是我们不需要但又不得不做的功。 [小组讨论]结合实例分析思考什么是有用功、额外功和总功?三者的关系如何? [归纳提升]1.有用功(W有用)：我们需要的、有价值的功。W有用=Gh(人力直接提升物体所做的功)。 2.额外功(W额外)：对人们既无利用价值又不得不做的功。W额外=fh(克服各种机械部件重量及所有摩擦所做的功，f为各种机械部件重量及所有摩擦)。 3.总功(W总)：有用功与额外功的总和。W总=Fs(动力对机械做的功)。 4.三者的关系：W总=W有用+W额外。 [思考]从井中打水时，对水所做的功是 功，从井中捞桶，对水所做的功是 功；若两次都是同一个桶且两次都装满了水，则两次所做的有用功、总功和额外功中，相同的是 功。 [分析]从两次做功的目的来分析有用功和额外功。从井中打水时，主要目的是打水，所以对水做的功叫有用功。捞桶时，对水做的功是额外功。两次所做的功中，相同的是总功。 [答案]有用 额外 总 探究点2 什么是机械效率 [阅读课本]P12~13“什么是机械效率” [思考]什么是机械效率? [提示]机械效率：有用功W有用与总功W总的比值；表达式：η=×100%。 [思考]关于滑轮组机械效率的测量：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，是否便于直接测量? 3.因为滑轮组的额外功不方便直接测量，所以，用有用功和额外功之和求总功不方便。那么，还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，实验中还需要哪些器材? [归纳提升]1.W有用=G物h，要测量物重G和物体上升的高度h。 2.克服绳重、滑轮的摩擦、动滑轮的重力所做的功都是额外功；显然，这些额外功很难直接测量。 3.有。测出绳端的拉力F和拉力移动的距离s，根据W总=Fs计算出总功。 4.弹簧测力计和刻度尺。 [小组讨论]提高滑轮组的机械效率有哪些方法? [归纳提升]方法一：额外功一定时，增加有用功；方法二：有用功一定时，减少额外功。 [思考]某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图甲、乙所示。 物理量实验次数 1 2 3 钩码重G/N 4 4 8 钩码上升的高度h/m 0.1 0.1 0.1 绳端拉力F/N 1.6 1.8 2.7 绳端移动的距离s/m 0.4 0.3 机械效率η 62.5% 74.1% (1)分析表中数据可得，第1次实验中的s1= h1，这是使用 (选填“甲”或“乙”)图所示装置做的实验。 (2)比较第1次实验和第2次实验的数据可得，两次实验提升的重物G1 (选填“>”“<”或“=”)G2，机械效率η1 (选填“>”“