11.3 机械效率（表格式教学设计）物理沪粤版2024九年级上册

11.3 机械效率（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 课时数 1课时 教师 课题 11.3 机械效率 教学 目标 物理观念 1．明确有用功（W有）、额外功（W额）、总功（W总）的定义，理解三者关系（W总=W有+W额），能在滑轮组、挖掘机、斜面等场景中区分三种功； 2．掌握机械效率的概念与公式，理解其物理意义（有用功在总功中的占比），明确“η<1”的原因（W额>0）； 3．知晓常见机械的效率范围（如起重机40%~50%、水泵60%~80%），能结合实例说明提高机械效率的方法（减小摩擦、减轻机械自重、增加物重）。 科学思维 1．通过分析“滑轮组提重物”“挖掘机挖泥土”的做功过程，培养“从目的出发区分有用功与额外功”的逻辑判断能力，避免混淆“必要功”与“无用损耗”； 2．推导机械效率公式（结合W总=W有+W额），理解“效率是比例关系”，纠正“省力的机械效率高”“做功多效率高”的错误认知，养成严谨的公式应用思维； 3．分析滑轮组实验数据（如不同物重下的效率变化），能归纳“物重越大、额外功占比越小，效率越高”的规律，建立“数据驱动结论”的科学思维。 科学探究 1．完整参与“测量滑轮组机械效率”实验：自主设计实验方案（确定测量物理量：G、F、h、s；选择器材：滑轮组、钩码、弹簧测力计、刻度尺）；规范操作（匀速拉动弹簧测力计，避免读数偏差）；处理数据（计算W有=Gh、W总=Fs、η）；分析误差（如摩擦导致F偏大、h测量偏差）； 2．合作讨论“物重、绕法对滑轮组效率的影响”，主动提出改进实验的建议（如多次测量求平均、用轻质滑轮减小额外功），提升合作探究与问题解决能力。 科学态度 与责任 1．结合“节能型社会”背景，理解提高机械效率对减少能源损耗的重要意义，树立“节约能源”的意识； 2．通过了解不同机械的效率差异（如起重机与水泵），体会“机械结构优化”对效率的影响，激发对“技术改进”的兴趣； 3．在实验操作中，养成“如实记录数据、严谨分析误差”的科学态度，拒绝“编造数据”，尊重实验事实。 教材 分析 1．地位作用：本节是沪粤版九年级上册第十一章“功和机械能”的第三课时，承接“功”“功率”，聚焦“机械做功的有效性”，为后续“机械能及其转化”中“能量损耗”的理解奠定基础，是构建“功—功率—效率—能量”知识体系的关键环节； 2．内容结构：教材以“问题驱动—实验探究—规律总结—应用拓展”为主线，分三部分展开： 第一部分“有用功与额外功”：通过“滑轮组提重物”“挖掘机挖泥土”案例，区分三种功，推导W总=W有+W额； 第二部分“机械效率”：定义机械效率（），解释η<1的原因，结合实例计算效率； 第三部分“实验探究”：设计“测量滑轮组机械效率”实验，分析物重、绕法对效率的影响，介绍提高效率的方法； 3．编写特点：以“学生活动”为核心（2个主体讨论活动+1个实验探究），从生活实例（搬书、挖泥土）切入，用表格记录实验数据，注重“具象操作与抽象规律”结合，符合九年级学生“从实践到理论”的认知规律。 学情分析 1．已有基础：学生已掌握功的计算公式（W=Fs、W=Gh），了解滑轮组的工作特点（绳子段数n与s=nh的关系），具备弹簧测力计、刻度尺的基本使用能力，但对“机械做功的有效性”缺乏认知； 2．认知难点： 区分有用功与额外功：难以从“做功目的”出发判断（如滑轮组提重物时，“克服动滑轮重力”是额外功，易误归为有用功）； 理解η<1的本质：忽略“额外功不可避免”（如摩擦、机械自重），错误认为“理想机械效率能等于1”； 实验操作与误差分析：匀速拉动弹簧测力计时易出现“加速、减速”，导致F读数偏差；难以分析“绕法改变为何影响效率”（绕法不同，摩擦损耗不同）； 3．学习特点：九年级学生对“动手实验”兴趣较高，但易忽视“实验操作规范”（如未匀速拉动）；对“比例关系”（机械效率）的理解比“绝对值”（功、功率）更困难，需通过实例强化。 教学重点 1．区分有用功、额外功、总功：能在滑轮组、斜面、挖掘机等场景中准确判断三种功（如滑轮组提重物：W有=Gh，W额=G动h+fh，W总=Fs）； 2．掌握机械效率的核心知识： 公式：（或、，适用于滑轮组）； 意义：有用功占总功的比例，η<1（因W额>0）； 3．完成“测量滑轮组机械效率”实验：掌握实验原理、操作步骤（匀速拉动、测量G、F、h、s）、数据处理与误差分析。 教学难点 1．不同场景中有用功与额外功的区分： 斜面：W有=Gh（克服物体重力），W额=fs（克服斜面摩擦）； 水平滑轮组：W有=fs物（克服物体摩擦力），W额=Fs-fs物； 2．理解“机械效率与省力无关”：纠正“省力的机械效率一定高”的错误认知（如省力的动滑轮，因G动存在，额外功增加，效率可能低于定滑轮）； 3．实验误差分析与控制： 误差来源：摩擦导致F偏大、h测量偏差、未匀速拉动导致F读数不准； 控制方法：用润滑油减小摩擦、多次测量求平均、训练匀速拉动技巧。 教师活动 学生活动 导入新课 1．创设生活情境： 提出问题：“学校要把100N的图书从一楼搬到三楼（高度6m），有两种方案：①直接用手搬（克服自身重力500N）；②用滑轮组搬（动滑轮重20N，忽略摩擦）。两种方案中，‘对图书做的功’和‘额外损耗的功’分别是什么？” 2．展示滑轮组提图书的示意图，引导学生初步区分“有用的功”和“无用但不得不做的功”； 3．点明课题：“今天我们学习‘11.3机械效率’，探究‘机械做功的有效性’，即‘有用功占总功的比例’。” 【例题1】用滑轮组提升200N的重物，若动滑轮重10N，忽略摩擦，提升高度2m，下列说法正确的是（） A．对重物做的功是额外功 B．对动滑轮做的功是有用功 C．总功等于对重物和动滑轮做的功之和 D．额外功为200N×2m=400J 【解析】对重物做的功是有用功（W有=200N×2m=400J），对动滑轮做的功是额外功（W额=10N×2m=20J），总功W总=W有+W额。 答案：C 【设计意图】1．生活情境导入：贴合教材“搬书”类实例，让学生从“目的出发”区分功的类型，降低抽象概念难度； 2．例题1直击重点：即时检验“有用功、额外功”的初步理解，纠正常见混淆，为新课学习奠定基础。 1．小组讨论：分析“搬图书”两种方案的“有用功”（对图书做功）和“额外功”（对手自身/动滑轮做功），记录讨论结果； 2．完成例题1，同桌互相核对答案，错误者说明原因（如“误选A是因为混淆有用功和额外功”）； 3．提出疑问：“为什么额外功不可避免？如何衡量机械做功的‘划算程度’？”，为后续机械效率学习铺垫。 学习新课【模块一：有用功、额外功、总功】 问题情境1：区分三种功 1．展示教材图11-3-1（a滑轮组提重物、b挖掘机挖泥土），提问：—“滑轮组提重物时，‘把重物提升’是我们的目的，对应的功是什么？‘克服动滑轮重力、摩擦’的功是什么？”—“挖掘机挖泥土时，‘搬运泥土’的功是什么？‘克服机械臂重力、摩擦’的功是什么？” 2．总结定义： 有用功（W有）：为达到目的必须做的功（如提重物的Gh、挖泥土的G泥h）； 额外功（W额）：无利用价值但不得不做的功（如克服动滑轮重力、摩擦的功）； 总功（W总）：动力对机械做的功（W总=Fs），且W总=W有+W额； 3．补充不同场景的功的表达式（结合课件表格）： W有用 W额外 W总 滑轮组提物 Gh G动h Fs 斜面推物 fs 杠杆提物 G杆h杆 水平拉物 fs物 Fs-fs物 【设计意图】1．案例+表格：用教材实例和结构化表格，帮助学生清晰区分不同场景的功，突破“区分难”的难点； 2．即时练习：通过斜面场景的计算，强化“W有与目的关联”的认知，避免“用总距离算有用功”的错误。 1．小组研讨：结合教材案例，在练习本上写出“滑轮组提重物”“挖掘机挖泥土”的三种功的具体表达式，每组派1名代表展示； 2．即时练习：“用斜面将重50N的物体推到1m高的平台，斜面长2m，推力30N，摩擦力10N，求W有、W额、W总”（W有=50J，W额=20J，W总=60J），独立计算后同桌互查； 3．纠错反思：针对“误将斜面长当高度算W有”的错误，在笔记本上标注“W有需对应‘目的方向的距离’（竖直高度h）”。 学习新课【模块二：机械效率】 问题情境2：机械效率的定义与计算 1．提出问题：“两台滑轮组都提100N的重物到2m高，甲滑轮组W总=250J，乙滑轮组W总=300J，哪台更‘划算’？为什么？” 2．定义机械效率：—物理意义：有用功在总功中的占比（占比越高，机械越有效）； 公式：（用百分数表示，无单位）； 推导变形：结合W有=Gh、W总=Fs、s=nh，得（滑轮组专用）； 3．解释η<1的原因：“因W额>0（摩擦、机械自重不可避免），故W总>W有，η<1”； 4．教材例题改编计算：“用滑轮组提重2400N的货箱，拉力500N，绳端下拉4m，绳子的股数为5，求η”（W有=2400J，W总=2000J？→纠正：先算，n=5，h=0.8m，W有=1920J，η=96%）。 【设计意图】1．问题驱动定义：通过“哪台更划算”的疑问，自然引出效率的“比例意义”，避免抽象灌输； 2．公式变形与辨析：强化“效率是比例”的认知，纠正“与做功多少、省力与否关联”的错误，突破难点。 1．自主推导：在草稿本上推导滑轮组机械效率的变形公式（），标注每一步依据（如“s=nh，故； 2．计算教材例题：按“已知→求→解→答”步骤规范书写，小组内互查“是否先确定n（绳子段数）”； 3．概念辨析：判断“‘机械效率越高，做功越多’（错误，效率是比例，与总功无关）”“‘理想机械（无摩擦）效率为100%’（正确，但现实中不存在）”，并写出理由。 学习新课【模块三：实验探究——测量滑轮组的机械效率】 问题情境3：如何测量滑轮组的机械效率 1．实验指导： 实验目的：探究物重、绕法对滑轮组机械效率的影响； 实验原理：； 器材选择：滑轮组（2种绕法：n=3、n=4）、钩码（50g×2、50g×4）、弹簧测力计、刻度尺、铁架台； 操作要点：“匀速竖直拉动弹簧测力计（保证拉力等于动力）”“测量h（钩码上升高度）、s（绳端移动距离）时对齐刻度线”； 2．分组分工：每组4人，确定“挂钩码员”“测力员”“测距离员”“记录员”； 3．数据记录表格（参考教材表11-3-1）： 实验序号 钩码重力G/N 拉力F/N 钩码上升高度h/m 绳端移动距离s/m W有=Gh/J W总=Fs/J 1 1 2 2 3 1 （注：实验1、2用同一绕法，实验3换另一种绕法）4．实验讨论：“同一滑轮组，物重越大效率越高？不同绕法，效率是否相同？为什么？” 【设计意图】1．完整实验流程：从方案设计到误差分析，让学生亲历探究全流程，提升实验能力； 2．操作要点强调：针对“匀速拉动”“距离测量”等易错点，提前指导，减少实验误差； 3．讨论与归纳：通过分析物重、绕法的影响，深化对“效率与额外功占比关联”的理解。 1．方案设计：小组讨论实验步骤，在实验报告单上写出“组装滑轮组→测G→匀速拉F并测s→测h→计算η”的详细流程； 2．动手操作： 测G：用弹簧测力计测钩码重力（静止时读数）； 拉F：匀速竖直拉动测力计，记录示数； 测h、s：用刻度尺测量，精确到0.01m； 3．数据处理：计算3组实验的η，如“实验1：G=1N，F=0.4N，h=0.1m，s=0.3m，η≈83.3%”；4．误差分析：小组讨论误差来源及改进方法，记录： 误差1：拉动时测力计晃动→改进：双手稳定测力计； 误差2：h测量偏小→改进：用记号笔在绳端和铁架台做标记； 5．结论归纳：自主总结“同一滑轮组，物重越大η越高（额外功占比减小）；不同绕法，η略有差异（摩擦不同）”，在笔记本上画图记录。 【随堂测试】1．下列关于机械效率的说法，正确的是（） A．机械效率越高，做功越多 B．机械效率越高，越省力 C．机械效率越高，有用功占比越大 D．机械效率能等于100% 答案：C 2．用n=3的滑轮组提重300N的物体，拉力120N，物体上升0.5m，忽略绳重，求η和动滑轮重（g=10N/kg） 解析：W有=150J，W总=180J，η≈83.3\% G动=nF-G=60N 答案：η≈83.3%，G动=60N 3．提高滑轮组机械效率的方法是（）（多选） A．增加钩码数量 B．用更重的动滑轮 C．给滑轮加润滑油 D．减小钩码上升高度 答案：AC 【设计意图】1．测试覆盖重点：涵盖概念判断、公式计算、方法选择，即时检测学习效果； 2．互评纠错：通过同伴互助，强化对易错点的理解，避免错误认知固化。 1．独立作答：10分钟内完成测试，在每道题旁标注考点（如第2题考“效率与动滑轮重计算”）； 2．小组互评：3人一组，互相批改，对错误题目（如第3题误选B）进行讲解，强调“重动滑轮增加额外功，降低效率”； 3．统计反馈：每组记录错误率最高的题目，全班共同分析（如第1题错误率高，需再强调“效率是比例”）。 【例题1】（教材自我评价与作业2）工人用滑轮组提2400N的货箱，拉力500N，绳端拉下4m，求W有、W总、η（提示：先确定绳子段数n） 【解析】1．确定n=8，根据s=nh则货箱上升高度 2．计算W有=Gh=2400N×0.5m=1200J 3．计算W总=Fs=500N×4m=2000J 4．计算 答：W有=1200J，W总=2000J，η=60%。 【例题2】（教材自我评价与作业3）劳动者用简易机械抬420kg的巨木，施力2000N，压下横杆50cm，巨木重心上升10cm，求η（g=10N/kg） 【解析】1．计算W有=Gh=mgh=420kg×10N/kg×0.1m=420J 2．计算W总=Fs=2000N×0.5m=1000J 3．计算 答：η=42%。 【例题3】（课件拓展）用斜面推重100N的物体到2m高平台，斜面长5m，推力50N，求η和摩擦力f。 【解析】1．W有=Gh=200J，W总=Fs=250J 2． 3．由W总=W有+W额，得W额=W总-W有=250J-200J=50J 又W额=fs，故 答：η=80%，f=10N。 【设计意图】1．例题覆盖场景：滑轮组、简易机械、斜面，全面巩固不同场景的效率计算，突破“场景迁移难”的问题； 2．规范与拓展：既强调步骤规范（如n的判断、单位换算），又拓展“效率与摩擦的关联”，提升综合应用能力。 1．例题1：独立解题：先在图上标注n（绳子段数），再计算h，避免“直接用s算W有”，规范书写步骤； 同桌互查：重点检查“n的判断”（n=8），纠正“n数错导致h偏差”； 2．例题2：—关键分析：明确“有用功是克服巨木重力（Gh），总功是推力做的功（Fs）”，区分“横杆压下距离（s）”与“巨木上升高度（h）”； 小组展示：1名同学上台板演，其他同学指出“单位换算（50cm→0.5m）”的重要性； 3．例题3：—拓展应用：通过“求摩擦力”，理解“额外功与摩擦的关联”，在笔记本上补充“W额=fs（斜面）”的推导过程； 纠错反思：对“误将h当s算f”的同学，写出错误原因（“W额对应斜面长s，而非高度h”）。 课 后 练 习 题组A 基础过关练 1.某次施工中，工人师傅用运料桶、滑轮和绳子等器材组装了一个如图所示的起吊装置，用来运送沙石。下列做法能提高该装置机械效率的是（　　） A．增大动滑轮受到的重力 B．增大运料桶受到的重力 C．增大沙石受到的重力 D．增大绳子受到的重力 【答案】C 【解析】利用该起吊装置运送沙石时，对沙石做的功是有用功，对动滑轮、运料桶、绳子做的功是额外功，根据滑轮组的机械效率 可知，增大有用功或者减小额外功，即增大沙石受到的重力或者减小动滑轮、运料桶、绳子受到的重力，可以提高滑轮组的机械效率，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 2.如图所示，分别用三个大小相同、方向分别沿A、B、C三个斜面的力将同一物体推上同一高度，则（　　） A．三个斜面的机械效率相同，所做有用功一样多 B．斜面的机械效率最高，所做有用功一样多 C．斜面B的机械效率最高，所做有用功一样多 D．斜面C的机械效率最高，所做有用功一样多 【答案】D 【解析】由图可知，分别用三个大小相同方向、分别沿A、B、C三个斜面的力将同一物体推上同一高度，根据可知，所做的有用功是相同的，再根据W=Fs可知，在拉力是相同的情况下，由于C斜面最短，所以W总C最小，最后根据可知，其机械效率最高。 故选。 3.甲图中螺丝钉上的螺纹越______（选填“密”或“稀”）的一些，用起子拧螺丝钉会更省力；乙图中，人的重力为600N，重物重力为800N，用滑轮组把重物匀速提升3m，所需拉力F＝500N，则滑轮组的机械效率为______，滑轮组所能提起重物的最大重力为______N。（忽略摩擦力和绳子重力，假设人的力气足够大） 【答案】     密     80%     1000 【解析】[1](1)螺丝钉上的一圈圈螺纹的长相当于斜面的长度，斜面是一种变形的杠杆，因此螺丝钉是被拧成圆柱形的类似斜面的机械，螺丝钉螺纹密、螺线长，相当于斜面较长，因为斜面高度一定时，斜面越长，使用起来越省力。 [2]滑轮组的机械效率为 [3]滑轮重为 G动=2F-G=2×500N-800N=200N 绳子自由端的拉力最大只能等于人的重力，即最大为600N，滑轮组所能提起重物的最大重力为 G最大=2F-G动=2×600N-200N=1000N 题组B 能力提升练 1.（多选题）在劳动实践中，小孙在水平地面与车厢间用木板搭一斜面，并用平行于斜面的推力将重G=600N的货物匀速地从斜面底端推到顶端的车厢，如图所示。已知斜面长L=6m，斜面高h=1.5m，斜面的机械效率。下列叙述中正确的是（　　） A．小孙推动货物所用推力大小为150N B．货物受到斜面的摩擦力大小为100N C．若增大推行速度，则货物受到的摩擦力将变大 D．若h不变、减小L，则斜面的机械效率将升高 【答案】BD 【解析】A．将货物匀速地从斜面底端推到顶端做的有用功为 根据可知，所做的总功为 推动货物所用推力大小为 故A错误； B．此过程中，所做的额外功为 所以货物受到斜面的摩擦力大小为 故B正确； C．滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度和压力大小有关，在向上推货物的过程中，接触面的粗糙程度和压力大小不变，所以摩擦力大小不变，滑动摩擦力的大小与速度无关，故C错误； D．根据斜面的机械效率公式 可知，当h不变，L减小时，斜面的机械效率将升高，故D正确。 故选BD。 2.如图所示，工人师傅用斜面把货箱推到货车上，使用斜面可以_______（选填“省力”或“省功”）；此斜面长4m，工人师傅在20s内用1000N的的推力将货箱从斜面底端匀速推至斜面顶端，推力的功率是_______W；这个过程中人对货箱的推力_______货箱受到斜面的摩擦力（选填“等于”或“不等于”）。 【答案】     省力     200     不等于 【解析】[1]由题意可知，工人师傅沿斜面把货箱推到货车上，比直接把货物装到车上费了距离，使用斜面可以省力，用任何机械都不能省功。 [2] 推力的功率 [3]整个过程中推力做的功等于克服摩擦力和物体的重力做的功，克服重力做的功为有用功，克服摩擦力做的功为总功，推力做的功大于物体克服摩擦做的功；推力和摩擦力的方向都与斜面平行，物体在推力和摩擦力的方向上移动的距离相同，根据可知 ，这个过程中人对货箱的推力不等于货箱受到斜面的摩擦力，推力大于摩擦力。 3.小明发现公共场所为残障人士设计的无障碍通道是斜面，且不同的斜面通道的倾斜程度有所不同，这引发了小明对斜面的兴趣。他想了解斜面的机械效率是否与倾斜程度有关，便与实验小组的小伙伴们用如图所示装置进行实验探究。 （1）测量斜面的机械效率，需要的测量工具是______、______。 （2）请设计出实验数据记录表。______（把表格画在答题卡的方框里面） （3）准备动手实验时，有小伙伴提出，斜面的机械效率还可能跟斜面的粗糙程度有关。则他们要探究斜面的机械效率是否与倾斜程度有关时，应当保持______不变，这里采用的科学研究方法是______。 【答案】     弹簧测力计     刻度尺     实验序号 斜面的倾斜程度 物体重力G/N 拉力F/N 斜面高度h/m 斜面长度s/m 机械效率 1 2 3 斜面的粗糙程度     控制变量法 【解析】（1）[1][2]测量机械效率需要知道做的有用功和总功，功的多少要通过公式W=Fs计算得出，所以需要测量的物理量有长度的大小和力的大小，需要的测量工具为弹簧测力计和刻度尺。 （2）[3]需要测量的物理量有：斜面的倾斜程度、物体重力、拉力大小、斜面高度和斜面长度，需要计算的物理量有有用功和总功、机械效率，设计表格如下图所示： 实验序号 斜面的倾斜程度 物体重力G/N 拉力F/N 斜面高度h/m 斜面长度s/m 机械效率 1 2 3 （3）[4][5]因为本实验中认为影响机械效率的因素有两个，所以在探究机械效率与斜面的倾斜程度的关系时，要控制斜面的粗糙程度一定，采用了控制变量法。 题组C 培优拔尖练 1.（多选题）如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，已知每个滑轮重均为60N，滑轮组下端挂重330N的物体，用水平向右的力F拉绳子自由端，物体上升4m用时8s，绳子A、B能承受的最大拉力分别为450N和150N。不考虑绳重和滑轮转轴的摩擦，下列计算结果正确的是（　　） A．测力计的示数为320N B．绳子自由端受到的拉力的功率为165W C．滑轮组做的有用功为1560J D．此装置提升重物的最大机械效率为86.7% 【答案】AD 【解析】A．由图可知，承担重物的绳子股数n=3，因为不计绳重和摩擦，所以绳子自由端的拉力为 弹簧测力计下的定滑轮受到竖直向下的重力、两股绳子向下的拉力和弹簧测力计向上的拉力，由力的平衡条件可知，弹簧测力计的示数为 F示=G动+2F=60N+2×130N=320N 故A正确； B．绳子自由端移动的距离为 s=nh=3×4m=12m 拉力做的总功为 W总=Fs=130N×12m=1560J 拉力做功的功率为 故B错误； C．拉力做的有用功为 W有=Gh=330N×4m=1320J 故C错误； D．绳子A能承受的最大拉力为450N，绳子B的拉力为 绳子B会被拉断；绳子B能承受的最大拉力为150N，绳子A的拉力 FA=3FB最大-G动=3×150N-60N=390N<450N 绳子A不会被拉断，此时提升的最大物重为 G最大=FA=390N 此时滑轮组的机械效率为 故D正确。 故选AD。 2.如图甲所示，小明用沿斜面方向的拉力F，拉着物块A在斜面B上做匀速直线运动，忽略空气阻力。 （1）在图乙处画出物体A在斜面上匀速运动时受力的示意图；______ （2）以下能反映物块A的某些物理量随时间变化的关系正确的有_____； （3）用受力图中的字母及图甲中的相关距离来表示输入、输出的能量，填入图丙能流图。______ （4）判断物块A所受重力和支持力大小是否相等？_____。判断拉力F与木块受到的摩擦力f谁大？_____（选填“F大”、“f大”或“相等”） 【答案】          C          不相等     F大 【解析】（1）[1]拉着物块A在斜面B上做匀速直线运动，物体受到竖直向下的重力、垂直于斜面向上支持力、沿斜面向上的拉力和沿斜面向下的摩擦力，这四个力都作用在物块A的重心上，如图所示 （2）[2] A．物体沿斜面向上做匀速运动，根据s＝vt可知，路程与时间成正比，故A错误； BCD．物体沿斜面向上做匀速运动，质量不变，速度不变，动能不变；质量不变，高度变大，重力势能变大；机械能为动能和势能的和，所以机械能变大，故C正确，BD错误。 故选C。 （3）[3]拉着物块A在斜面B上做匀速直线运动的过程中，拉力所做的功为总功，总功为W总＝FL；提升物块所做的功为有用功，有用功为W有＝Gh；克服摩擦力所做的功为额外功，额外功为W额＝fL，如图所示 （4）[4]A在斜面上，A对斜面的压力要小于自身的重力；根据物体间力的作用是相互的，斜面对A的支持力与A对斜面的压力相同，所以斜面对A的支持力要小于A的重力； [5]拉着物块A在斜面B上做匀速直线运动的过程中，物体在拉力、摩擦力的方向上移动的距离相同，拉力所做的总功要大于摩擦力所做的额外功，跟W＝FL可知，拉力大于摩擦力。 3．如图所示，工地有4t沙子，工人站在水平地面上，用竖直向下的力F拉动绳子自由端，可使重力为400N的沙子匀速上升。此时，滑轮组的机械效率为80%。已知：两个滑轮质量相等，麻袋一次可装重1800N的沙子，麻袋质量、绳重和摩擦不计。求： （1）忽略麻袋，将动滑轮和沙子视为一个整体，做受力分析； （2）匀速提升400N沙子时，绳子自由端受到的拉力； （3）动滑轮的重力； （4）若工人重力为700N，支架可承担的最大拉力是1600N，绳子和滑轮足够结实。在保证安全的情况下，此滑轮组一次可以匀速提升沙子的最大重力Gmax。 【答案】（1）整体受竖直向下的重力和两端绳子对该整体竖直向上的拉力；（2）250N；（3）100N；（4）900N 【解析】解：（1）忽略麻袋，将动滑轮和沙子视为一个整体，该整体受竖直向下的重力和两端绳子对该整体竖直向上的拉力。由题意可知，该整体做匀速直线运动，受力平衡，故该整体受到的重力和拉力大小相等，方向相反，在同一直线上。 （2）由图可知，承担物重的绳子段数n为2；由可知，滑轮组的机械效率 故匀速提升400N沙子时，绳子自由端受到的拉力 （3）由可知，动滑轮的重力 （4）由题意可知，支架可承担的最大拉力 代入数据可得 计算得施加在绳子上的最大拉力F拉=500N，则此滑轮组一次可以匀速提升沙子的最大重力 答：（1）见解析； （2）绳子自由端受到的拉力为250N； （3）动滑轮的重力为100N； （4）此滑轮组一次可以匀速提升沙子的最大重力Gmax为900N。 板 书 设 计 11.3机械效率 一、三种功的区分 1．定义： 有用功W有：为达目的必须做的功（Gh、fs物）； 额外功W额：无用但不得不做的功（克服摩擦、机械自重）； 总功W总：动力做的功（Fs），W总=W有+W额； 2．不同场景表达式：（简表：滑轮组、斜面、水平拉物的W有、W额、W总） 二、机械效率 1．物理意义：有用功在总功中的占比（效率越高，越有效）； 2．公式： 基本式：； 滑轮组专用：； 3．特点：η<1（因W额>0）； 4．常见效率：起重机40%~50%，水泵60%~80%； 三、实验探究：测量滑轮组机械效率 1．原理：； 2．器材：滑轮组、钩码、测力计、刻度尺； 3．操作要点：匀速拉动、精确测G、F、h、s； 4．结论：同一滑轮组，物重越大，η越高；不同绕法，η略有差异（摩擦不同）； 四、提高效率的方法 1．减小额外功：减小摩擦（加润滑油）、减轻机械自重； 2．增大有用功：增加物重； 3．优化结构：改进机械设计（如轻质滑轮）。 课 堂 小 结 作业布置 1．完成课后练习题，核对答案并订正错误； 2．创新性作业： （1）家庭实验：用“斜面（如课本搭建）、木块、弹簧测力计、刻度尺”测量斜面的机械效率，改变斜面倾角（3次，如30°、45°、60°），记录数据，分析“倾角对斜面效率的影响”，撰写150字实验报告； （2）资料调研：查阅家中1~2种机械（如洗衣机、跑步机）的说明书，记录其机械效率（或能耗等级），思考“如何通过使用习惯提高其效率”（如“洗衣机满载运行减少额外功”），下次课分享； （3）小组合作：设计“比较定滑轮与动滑轮效率”的实验方案，写出“实验步骤、数据表格、预期结论”，下节课分组实施。 【设计意图】1．分层作业：基础练习巩固核心知识，创新性作业兼顾实践（家庭实验）、调研（联系生活）、合作（方案设计），培养多维度能力； 2．生活关联：通过调研家中机械，让学生体会“机械效率在生活中的应用”，落实“科学态度与责任”目标。 教学反思 1．成功之处： 以“搬图书”生活情境导入，紧密联系教材实例，有效激发学生兴趣；通过“案例+表格”区分三种功，突破“区分难”的难点； 实验探究环节注重“操作规范”（如匀速拉动）和“误差分析”，让学生亲历完整探究流程，提升实验能力； 例题与随堂测试覆盖不同场景，即时检验学习效果，通过同伴互评纠正常见错误（如n数错、单位换算遗漏）。 2．不足： 部分学生对“水平滑轮组的W有是fs物”理解仍困难，需增加“水平拉物”的实例演示（如用滑轮组拉木块在桌面运动）； 实验中“匀速拉动”的操作不熟练，导致部分小组F读数偏差较大，需在实验前增加“匀速拉动技巧”的微视频演示； 对“效率与功率的区别”未重点强调，部分学生仍混淆（如“效率高的机械功率一定大”）。 3．改进方向： 增加“水平滑轮组”的实物演示，直观展示“有用功是克服摩擦”，强化对不同场景W有的理解； 实验前发放“操作指南卡”，标注“匀速拉动的3个技巧”（如“缓慢拉动、眼睛平视测力计”），减少操作误差； 课堂小结中增加“效率与功率的对比表格”，明确两者的物理意义、公式、单位差异，避免混淆。 学科网（北京）股份有限公司2/2 学科网（北京）股份有限公司 $