11.5 机械效率 教学设计-2025-2026学年苏科版九年级上册物理

该初中物理教学设计聚焦“机械效率”核心知识，涵盖有用功、额外功、总功概念及机械效率计算，通过动滑轮、定滑轮提升物体实例，对比拉力做功与克服物块重力做功差异，衔接简单机械知识，搭建认知支架。 以实验探究为特色，设计滑轮组、斜面机械效率测定实验，结合视频辅助，培养科学探究能力，通过实例分析与计算训练科学推理，联系生产生活强化科学态度与责任。讲练结合与分组实验助力学生理解重难点，提升动手与归纳能力，便于教师高效教学。

11.5 机械效率 教学设计 课题 11.5机械效率 单元 11 学科 物理 年级 九上 学习 目标 情感态度和价值观目标 （1）让学生关注生产、生活中各种机械的机械效率，具有用机械效率来评价机械的意识。 （2）通过探究活动，进行充分的交流与合作，培养学生严谨求实的科学态度和团结协作的科学精神。 能力目标 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。 知识目标 (1) 了解什么是有用功、额外功、总功。 (2) 理解机械效率的概念，会利用公式η=W有用/W总进行有关计算，知道机械效率小于1. (3) 知道提高机械效率的意义和主要方法。 重点 有用功、额外功、总功、机械效率概念教学和对影响机械效率的因素探究； 难点 在实例中有用功、额外功、总功的确定，对影响机械效率的因素的理解。 学法 讨论法、发现法 教法 讲练结合、启发诱导 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 不相同，由于滑轮轴间存在摩擦阻力， 因此在提升物块时还需要克服摩擦阻力做功；动滑轮工作时，还需要克服动滑轮的重力做功,因此手的拉力所做的功大于克服物块重力所做的功。可见机械存在着效率问题，这节课，我们就来学习机械效率。 观察图片动滑轮和定滑轮提升物体。 让学生思考理解：手的拉力所做的功大于克服物块重力所做的功 讲授新课 1、 机械的三种功 1、有用功、额外功、总功 （1）有用功：对完成工作目标有用的功W有用. 如图：将物块提升到一定的高度是我们的目的。 我们把克服物块重力所做的功叫做有用功。 (2)额外功 克服滑轮与绳子之间的摩擦阻力做的功以及克服动滑轮的重力做功都属于额外功。 （3）总功 人们把使用简单机械时动力所做的功叫做总功. 如图手的拉力所做的功就是总功。它等于有用功与额外功之和，用符号表示： W总 =W有用 +W额外 学以致用 1、如图在拉力作用下使物体A在粗糙水平面上匀速运动。请判断所做的功哪部分是有用功? 哪部分是额外功?哪部分是总功？ 参考答案 （1）有用功：克服支持面与物体间的F摩擦力做的功是有用功（因为目的是要拉动物体，所以必须克服物体与支持面间的摩擦力）。 （2）而克服绳与滑轮间的摩擦力做的功是额外功。 （3）动力F（即拉力）做的功是总功。 2、木块沿着粗糙斜面匀速上升请用图中已知量表示出有用功和总功。 W有用=Gh W总=Fs 二、机械效率 可见，使用简单机械做功，总功大于有用功。有用功与总功的比值越大， 说明机械的效率越高. 1、定义：我们把有用功和总功的比值叫做机械效率。 2、机械效率用字母 η表示机械效率，则计算公式可以表示为： 3、关于机械效率η的几点说明： (1)、η常用百分数表示； (2)、η总是小于100%；(3)、η没有单位 思考讨论:机械效率会大于100%吗？为什么？ 有用功总小于总功，所以机械效率总小于100% 即：η<1 学以致用 1、通常起重机的机械效率是 40％～50％，滑轮组的机械效率是 50％～70％，它表示什么意思？ 答案：使用起重机和滑轮组提升重物时所做的有用功跟总功的比值是分别是40％～50％和50％～70％，也可以说起重机和滑轮组有用功在总功中占有40％～50％和50％～70％，另外的是额外功． 2、起重机将0.9 t的货物匀速提升10 m的过程中所做的额外功是6×104 J。该过程中起重机对货物做的功是(　 　)J,起重机机械效率是(　　　　)。(g取10 N/kg) 答案：9×104 60% 三、实验：测滑轮组的机械效率 1、实验目的： 探究同一滑轮组提升不同重物时，滑轮的机械效率是否相同。 2、实验原理: 3、实验器材： 刻度尺、钩码、弹簧秤、滑轮组两个、铁架台、长约2m的细绳。 4、实验步骤： （1）、把滑轮组安装好，测出物体G1重力的值，并记录表中。 (2)记下G1和绳子自由端的初始位置，匀速拉动弹簧秤使G1升高到某一位置处，记下G1及绳子自由端的末位置，计算G1和绳子自由端的上升距离并同时从弹簧测力计上读出拉力F的数值填入表格 (3) 、分别算出有用功和总功、机械效率。记录结果。 (4) 、再换成比较重的G2重复上面的实验记录结果。 5、测滑轮组的机械效率视频 6、做好记录计算出总功、有用功、和机械效率。 拉力F/N 弹簧测力计上升的距离s/m 总功W总/J 钩码G1、G2重G/N 0.6 0.3 0.18 1.0 0.8 0.45 0.36 2.0 钩码上升高度h/m 有用功W有/J 机械效率η 0.1 0.1 55.6% 0.15 0.3 83.3% 实验结论：同一滑轮提升重物时，重物越重，滑轮的机械效率就越高。 思考讨论：如何提高滑轮组机械效率？ 提高滑轮组机械效率的方法： 1，有用功一定，减少额外功：减少动滑轮重力；减少绳的重力减小摩擦； 2，额外功一定，增加有用功，增加物重。 四、斜面的机械效率 1、实验目的：探究斜面的机械效率与哪些因素有关。 2、实验器材： 斜面、小木块、棉布、毛巾、弹簧测力计、刻度尺、铁架台 3、实验步骤： (1)测量小木块的重量，记录数据； (2)把小木块用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉；分别记录拉力F、木块沿斜面移动的距离S、木块上升的高度h。 (3)改变斜面的倾斜程度，重复步骤(2)记录拉力F、木块沿斜面移动的距离S、木块上升的高度h。 (4)改变斜面的粗糙程度铺上棉布、毛巾，重复步骤(2),记录拉力F、木块沿斜面移动的距离S、木块上升的高度h。 (5)计算出有用功、总功、机械效率总结出斜面的 机械效率与哪些因素有关。 4、斜面的机械效率视频 5、把测量的数据记录表中,已知木块重量1N 斜面倾斜程度 斜面材料 斜面高度/m 有用功/J 较缓 木板 0.1 0.1 较陡 木板 0.175 0.175 很陡 木板 0.24 0.24 棉布 0.24 0.24 毛巾 0.24 0.24 拉力/N 斜面长/m 总功/J 机械效率 0.2 0.7 0.14 71.4% 0.3 0.7 0.21 83.3% 0.4 0.7 0.28 85.7% 0.5 0.7 0.35 68.6% 0.6 0.7 0.42 57.1% 实验结论 在其他条件一定时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高，斜面表面粗糙程度越大，机械效率越低；机械效率与物体重量无关，物体斜面之间接触面大小无关。 斜面机械效率: 学以致用 如图所示，斜面高为1m，长为3m，工人用 400N沿斜面方向的力将重为840N的箱子拉到汽车上，在这过程中拉力做了______J的功，机械效率为______。要提高该斜面的机械效率，应该__________________。（写出一条措施） 答案：1200；70%；减小斜面的粗糙度 例题：通过一动滑轮用60 牛的拉力提起重为100牛的重物，使重物提高2米。（不考虑绳重及摩擦） (1)动滑轮的重力为多少? (2)拉力做多少功？ (3)有用功为多少？机械效率? 解:(1).根据 F=𝟏/𝟐×（ G物 +G动 ）得: G动=2F－G物＝120N－100N＝20N (2)S=2h=2×2m=4m W总=FS=60N×4m=240J (3)W有用=Gh=100N×2m=200J =200J/240J×100%≈83.3% 巩固提升 1、_____跟总功的比值叫机械效率.机械效率总______1;(填“大于”或“小于”)若一机械的机械效率为80%,表示的物理含义为______ 答案:有用;小于;该机器做的有用功占总功的80%. 2、影响斜面机械效率的因素是______和______.影响滑轮组机械效率的因素是______和______. 答案:倾斜程度;粗糙程度;物重;动滑轮重、绳重和摩擦. 3、关于实际使用机械时的机械效率,下列说法正确的是( ) A.机械效率可以提高到100% B.机械效率总小于1 C.功率大的机械,机械效率高 D.机械效率越高,有用功越多 答案:B 4、关于机械效率,下列说法正确的是( ) A.机械效率越高,所做的有用功越多 B.总功少的机械,机械效率高 C.额外功少的机械,机械效率高 D.总功一定时,有用功多的机械效率高 答案:D 5、什么是机械效率?机械效率的大小可能大于1吗?为什么? 机械效率是指有用功占总功的百分比.只要有使用机械,机械本身就必然有摩擦等要消耗一部分功,也就是说额外功是不可避免的,故有用功总有于总功,机械效率不可能大于1. 观察图片阅读课本理解有用功、额外功、总功 学生练习 阅读课文理解机械效率计算公式 学生练习 学生分组动手实验 学生总结实验结论 学生讨论交流 学生分组动手实验 学生总结实验结论 学生练习 学生分析说出思路 学生动手书写 学生练习 让学生更容易理解有用功、额外功、总功 巩固理解有用功、额外功、总功 加深对机械效率的理解 巩固理解机械效率 锻炼学生的动手能力 锻炼学生的归纳总结能力 更深刻理解滑轮组机械效率 锻炼学生的动手能力 锻炼学生的归纳总结能力 巩固理解斜面机械效率 锻炼学生的分析及逻辑思维 规范做题步骤 巩固所学知识 课堂小结 1、 有用功:对人们有用的功. 2、 额外功:对人们没有利用价值而又不得不做的功. 3、 总 功:有用功与额外功的总和. 4、 机械效率：有用功跟总功的比值. 5、 测滑轮组的机械效率 6、 斜面的机械效率 梳理本节课知识内容，把自己所学到的知识与老师同学交流，最后总结出本节课的知识点。 培养学生总结归纳的能力。梳理机械运动知识形成一个完整的知识体系。同时也可以帮助学生记忆。 板书 机械效率 一、机械的三种功 1、有用功、额外功、总功 二、机械效率 三、实验：测滑轮组的机械效率 四、斜面的机械效率 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $