第4节 简单机械 第4课时（教学课件）科学浙教版九年级上册

该初中科学课件聚焦机械效率（有用功、额外功、总功及计算）和斜面（机械效率及影响因素），通过对比“直接提升与动滑轮提升5N物块1m”导入，衔接功的计算知识，搭建从基础功到机械效率的学习支架。 其亮点是以科学观念为核心，结合动滑轮实例明确有用功与额外功，通过斜面实验数据（倾斜程度与效率关系）培养科学思维。探究实践环节设计斜面实验操作与数据分析，典例分析（如斜面摩擦力计算）强化问题解决能力。学生能通过实验与实例深化理解，教师可借助清晰结构提升教学效率。

第4节 简单机械 （第4课时） 第3章 能量的转化与守恒 浙教版九年级上册 知识目标 机械效率的计算 1 有用功、额外功的识别 2 素养目标 能正确判断有用功、额外功和总功，知道机械效率的公式及计算；知道斜面是一种简单机械。 科学观念 经历从具体到抽象的研究过程，学会比较。会应用公式进行简单计算。 科学思维 在探究滑轮组机械效率中，分析总结简单机械的效率。 探究实践 机械效率 PART 1 探究新知 新课引入 不相同，直接提升重物只需要克服物块重力做功，用动滑轮提升重物不仅需要克服物块重力做功，还需要克服滑轮与绳子摩擦力做功、克服动滑轮重力做功。 F 采用如图两种方法将重力为5N的物块提升1m，拉力所做的功相同吗？ 机械存在效率的问题！！！ 新知讲授 机械的使用虽然给人们的工作带来许多方便，但是如果从功和能的角度进行分析，却会发现在使用机械时，我们做了一些并不希望做的功。为了衡量机械的性能，我们需要了解什么是机械效率。 新知讲授 那么怎样区分哪些是必须做的功，哪些是不需要但不得不做的功呢？ 如图所示，利用动滑轮把重为G1的物体提升h高度 人们提升重物过程中必须要做的功： W＝G1h 有用功 有用功与人们的目的一致，我们是为了将物体提升到某一高度，那么克服物体重力做的功就是有用功。 新知讲授 除了有用功之外不得不做的功均属于额外功，如图所示，你能指出额外功有哪些吗？ 克服动滑轮重力做的功 克服摩擦做的功 利用机械时，人们不得不额外做的功 额外功 这部分功并非我们需要但又不得不额外做的功 新知讲授 人的拉力F（动力）对动滑轮（机械）所做的功，叫做总功。 在实际使用机械做功时，总功等于有用功和额外功之和，即： 不论使用哪种机械，都会出现额外功，因此： 使用任何机械都不能省功 （功的原理） 新知讲授 注意事项 ①明确工作目的，为了达到某一目的必须要做的功就是有用功。 竖直拉物体，克服物体重力做的功就是有用功：； 横拉物体，克服摩擦力做的功就是有用功： ； ②注意特殊条件，如忽略摩擦或动滑轮重力等条件，若无特殊条件，额外功一般为克服机械自重做功、克服机械间的摩擦做功。 ③总功的求法： 、 （注意：F是人施加的力，s是力的作用点通过的距离） 新知讲授 思考与讨论 （1）在用动滑轮提升重物的过程中，有哪些额外功？你希望额外功大一些还是小一些？ 额外功包括克服动滑轮重力做的功、克服摩擦力所做的功、克服绳子重力所做的功。额外功并不是我们需要的功，因此额外功越小越好。 新知讲授 思考与讨论 （2）请从功是能量转化的量度的角度，对有用功、额外功和总功进行分析。怎样描述机械工作时能量的利用率？ 有用功在总功中所占的比例就是机械工作时能量的利用率 新知讲授 机械效率 概念：科学上把有用功跟总功的比值叫做机械效率（η）。 计算公式：若用W总表示总功，W有用表示有用功，η表示机械效率（η为希腊字母，汉语拼音读做yita。机械效率习惯上用百分比表示。）那么： 意义：使用机械做功时，有用功在总功中所占的比例越大，说明利用机械工作的效率就越高，或者说机械工作时能量的利用率越高。 新知讲授 机械效率是表示机械性能的一项重要指标。一般的滑轮组的机械效率为50%~70%，起重机的机械效率是40%~50%，抽水机的机械效率为60%~80%。在使用机械时，总是尽可能减小额外功以提高机械效率。提高机械设备的机械效率有着重要的现实意义。 新知讲授 思考与讨论 机械功率与机械效率有什么区别？ 机械效率与功率间没有必然的联系。 功率是表示做功快慢的物理量，而机械效率则表示机械对总功的利用率。 功率大的机器，效率不一定高。比如内燃机车功率高达数万瓦特，但效率却只有30%~40%，而电动玩具车功率只有几瓦特，但效率却可达80%。 斜面 PART 2 探究新知 新知讲授 你是否看到过如图所示的搬运货物的情景？ 斜放的平板构成了一个斜面，斜面也是一种简单机械，利用它可以更省力地将货物从低处搬运到高处。斜面作为一种简单机械，使用时也同样存在着一个效率高低的问题。 新知讲授 活动 （1）如图所示，将1块长木板的一端垫高，构成一个斜面，用刻度尺测出斜面的长s和斜面的高度h。 （2）用弹簧测力计测出小车的重力。 （3）用弹簧测力计沿着斜面把小车从斜面底端匀速拉到顶端，读出弹簧测力计的读数。 （4）改变斜面的倾斜程度，重复上述步骤2次。 （5）将测量结果记录在下面的表格中。 新知讲授 计算过程（以第1行数据为例） 有用功 = Gh = 10N×0.2m = 2J 总功 = Fs = 4N×1m = 4J 机械效率 = 斜面的倾斜程度 小车重力G（牛） 斜面高度h（米） 沿斜面拉力F（牛） 斜面长s（米） 有用功W有用（焦） 总功W总（焦） 机械效率η 较缓 10 0.2 4 1 较陡 10 0.4 6 1 最陡 10 0.6 8 1 数据记录与计算 2 4 50% 4 6 67% 6 8 75% 由实验数据，你得出什么结论？ 对光滑程度相同的斜面，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高。 新知讲授 思考与讨论 你能分析一下为什么斜面倾斜度越大，机械效率越高吗？ 斜面的有用功是克服物体重力做功； 额外功是克服斜面和物体之间的摩擦力做的功； 斜面的倾斜程度越大，物体对斜面的压力越小，则摩擦力越小，所以额外功越小，有用功的占比越大，即机械效率越大。 新知讲授 斜面计算公式 Gh 求摩擦力的方法 例1. 关于机械效率，下列说法正确的是（ ） A.机械效率越大，越省力 B.机械效率越大，做功越多 C.机械效率越大，功率越大 D.机械效率越大，额外功在总功中所占的比例越小 典例分析 【解析】A.机械效率是指有用功与总功的比值，其大小与机械的省力情况没有关系，故A错误； B.机械效率越大，则有用功在总功中所占的比例越大，与机械做功的多少没有关系，故B错误； C.机械效率反映有用功在总功中占比大小，功率表示机械做功的快慢，两者无关，故C错误； D. 由公式可知，机械效率越大，有用功在总功中占比越大，则额外功在总功中占比越小，故D正确。 故选D。 D 典例分析 例2.如图所示，物体A的重力为180N，物体B的重力为10N。物体A受到一个水平向右的拉力F，拉力F的功率为30W，在拉力F的作用下，物体B在2s内匀速上升4m。不计滑轮、绳子的自重及它们之间的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．拉力F大小为20N B．该装置的机械效率为66.7% C．拉力F做的功等于物体B克服重力做的功 D．物体A向右做匀速直线运动的速度为4m/s B 典例分析 【解析】A．由图可知n=2，绳子自由端（物体B）移动的距离，则物体A移动的距离为：，，拉力F做的总功为：，可知，拉力为：，故A错误； C．克服物体B重力做的有用功为：，即拉力F做的功大于克服物体B重力做的功，故C错误； B．该装置的机械效率为：，故B正确； D．物体A速度为：，故D错误。 故选B。 典例分析 例3.搬运工人为了将笨重的物体装进汽车车厢，常使用如图所示的装置把物体从斜面底端匀速推上顶端，已知斜面长5m，高2m，物体重1000N，沿斜面向上的推力为500N，则下列判定正确的是（　　） A．斜面是一种可以省功的机械 B．物体上升高度越高机械效率越大 C．斜面的机械效率为85% D．物体受到斜面的摩擦力为100N D 【解析】A．根据功的原理可知，使用任何机械都不省功，故A错误； B．斜面机械效率与上升的高度无关，故B错误； C．W有用=Gh=1000 N×2m=2000J，W总=Fs=500N×5m=2500J，故斜面的机械效率，故C错误； D．W额=W总-W有用=2500J-2000J=500J，，故D正确。 故选D。 (1)在第2次实验中，斜面的机械效率为 ，物块与斜面间的摩擦力为 N。 (2)分析表中1、2、3三组数据可知，当斜面粗糙程度和倾斜程度不变时，沿斜面向上均匀拉动不同重力的物体，机械效率 （填“变大”、“变小”或“不变”）。 (3)由实验 三组数据可知，在斜面粗糙程度相同时，斜面越陡，机械效率越高。 典例分析 例4.如表是李明用如图所示装置探究斜面机械效率的实验数据。 1.6 60% 实验次数 物块重力G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长s/m 机械效率/η 1 4 0.3 2 1 60% 2 8 0.3 4 1 3 12 0.3 6 1 60% 4 8 0.4 5 1 64% 5 8 0.5 5.6 1 71.4% 不变 2、4、5 典例分析 【解析】（1）[1]第2次实验中，斜面的机械效率为 [2]克服摩擦做的功为 物块与斜面间的摩擦力为 （2）分析表中1、2、3三组数据可知，斜面粗糙程度和倾斜程度不变时，改变物体的重力，斜面的机械效率不变。 （3）在实验2、4、5中，物块的重力都是8N，但斜面长相同而高度不同，说明斜面倾斜角度不同，因此这三次实验是探究机械效率与斜面倾斜角度的关系；比较三次的机械效率可知，在斜面粗糙程度相同时，斜面越陡，机械效率越高。 归纳总结 简单机械 斜面 机械效率 机械效率的计算 有用功、额外功、总功 斜面 斜面的机械效率 THANKS 感谢观看 第3章 能量的转化与守恒 浙教版九年级上册 $