10.3 机械效率 救援行动中的滑轮组效率 ——科学施救的物理智慧 课件-2025-2026学年鲁科版（五四学制）（2024）物理八年级下学期

该初中物理课件以“救援行动中的滑轮组效率”为主题，围绕功的原理、功的分类（有用功、额外功、总功）及机械效率展开，通过消防员救援情境导入，从复习功的计算公式和滑轮组特点入手，结合实验方案对比引出功的原理，再以救援场景问题链建构概念，形成“情境-实验-概念-应用”的学习支架。 其亮点在于融合真实救援情境，以物理观念（能量观念）为核心，通过科学探究（设计解救被困人员实验）和科学思维（分析打水、打捞水桶等功的分类）建构机械效率概念，渗透科学态度与责任（联系救援实际）。实例丰富，能激发学生兴趣，也为教师提供情境化、探究式教学范例，助力核心素养培养。

功的复习 1、功的计算公式：W=Fs（其中 F 是作用在物体上的力，s 是物体在力的方向上移动的距离）。 2、滑轮组的基本特点：绳子自由端移动的距离s与物体上升（或下降）的距离h的关系是s=nh（n为承担物重的绳子段数）。 1 《救援行动中的滑轮组效率 ——科学施救的物理智慧》 鲁科版八下§10.3 学习目标 通过实验分析，建构有用功、额外功、总功和机械效率的概念，并且知道他们之间的关系，知道功的原理，会计算机械效率。 通过“测量滑轮组的机械效率”实验，能分析影响机械效率的因素。 通过实验分析，知道提高机械效率的途径和对于救援的实际意义。 1 消防员救援使用的那种简单机械？ 它有什么优点？ 环节一：救援机械--功的原理 1 环节一：救援机械--功的原理 在滑轮组提升重物时能否省功？ 现有两套方案解救两名被困人员(2个钩码)。 方案一：用弹簧测力计直接拉动两个钩码，计算出拉力做的功。 方案二：用弹簧测力计拉动滑轮组绳子自由端，计算出拉力做的功。 F (G) h WG/J F S=nh WF/J G/N h/cm F/N S/cm 环节一：救援机械--功的原理 WG﹤WF 功的原理：所有的机械都不省功 环节二：救援场景--功的分类 1 环节二：救援场景--功的分类 为了达到我们的目的而必须做的功，是 “有用” 的功。 并非我们的目的，但由于机械本身的特性（如自重、摩擦）而不得不额外做的功，是 “额外” 的功。 我们对机械实际施加的力所做的功，是 “总” 的功。也是有用功和额外功的总和。 环节二：救援场景--功的分类 有用功 G消防员＋女子？ G女子？ 目的 额外功 消防员重、滑轮重、绳重、摩擦 总功 拉力F 思考一 环节二：救援场景--功的分类 在某次火灾救援中，救援人员用水桶在水井中打水灭火。这个过程中救援人员克服哪个力做有用功？哪个力做额外功？ 思考二 救援结束，发现水井里掉入一个水桶，现要把水桶打捞上来，结果打捞水桶的过程中还带上来一些水。这个过程克服哪个力做有用功？哪个力做额外功？ 在某次救援中，同样消耗 100J 总功，A 方案能做 60J 有用功，B 方案能做 80J 有用功，哪个方案更优？为什么？ 环节三：救援实施--功的比值 大小 1 环节三：救援实施--功的比值 大小 1.定义：有用功跟总功的比值叫机械效率。 2.表达式: ×100％ 环节三：救援实施--功的比值 大小 在滑轮组提升重物时能否省功？ 现有两套方案解救两名被困人员(2个钩码)。 方案一：用弹簧测力计直接拉动两个钩码，计算出拉力做的功。 方案二：用弹簧测力计拉动滑轮组绳子自由端，计算出拉力做的功。 F (G) h G/N h/cm WG/J F S F/N S/cm WF/J 算出该滑轮组的机械效率 计算一 环节三：救援实施--功的比值 大小 在本次救援行动中，被困女驾驶员需借助滑轮组匀速撤离。已知消防员体重为 600N，女驾驶员体重为 500N，在第一阶段中滑轮组将两人共同匀速竖直下落 4m。操作过程中，绳子自由端的拉力为400N，拉力作用点移动的距离为 12m。请解答下列问题：​ （1）该滑轮组做的有用功为多少焦耳？​ （2）该滑轮组做的总功为多少焦耳？​ （3）该滑轮组的机械效率为多少？（结果保留到小数点后一位）​ 计算二 环节四：救援实施--功的比值 影响因素 1 同学们，在很多灾情救援中，我们的救援人员可能会用到很多救援机械，那这些机械的效率高低对救援有哪些影响呢？ 方案一：每次解救一人，救援三次； 方案二：每次解救三人，救援一次。 请同学们通过实验的方式，利用两套方案，模拟救援现场，解救被困人员，并算出机械效率。 环节四：救援实施--功的比值 影响因素 环节四：救援实施--功的比值 影响因素 方案一：每次救1人，η1= 方案二：每次救3人，η2= G/N h/cm W有/J F/N S/cm W总/J 每次救1人 每次救3人 环节四：救援实施--功的比值 影响因素 思考一 思考三 思考二 为什么方案二比方案一机械效率高？ 还有哪些因素能影响机械效率？ 如何提高机械效率？ 环节四：救援实施--功的比值 影响因素 今年 7 月，华北地区遭遇历史罕见强降雨，北京市琉璃庙镇多处基础设施因暴雨损毁。中国消防救援学院迅速派出无人机分队，向受灾区域精准投放救援物资。在此次救灾任务中，下列做法不能提高无人机机械效率的是（ ）​ A. 选用材质更轻便的部件组装无人机，减小自身重力​ B. 增大无人机的额定功率，提升其单次载重能力​ C. 合理调整飞行参数，提高无人机的飞行速度​ D. 飞行前对无人机转动零件涂抹润滑油，减小摩擦阻力 应用实践 C 环节五：救援成果--功的价值 1 环节五：救援成果--功的价值 课后作业 基础作业：完成动手动脑学物理第4题。 实践作业： 1、查阅资料，找到机械救援的真实案例，了解机械在救援中的作用。 2、通过了解救援故事，认识到施救人员们在施救过程中的辛苦，并撰写200字以上的感悟。 1 $