12.4 机械效率 教案-2025-2026学年人教版物理八年级下学期

该教案聚焦“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公式，通过“搬运沙土情境对比”导入，结合动滑轮做功演示实验，搭建从生活实例到物理概念的学习支架。 亮点在于深度落实核心素养，科学探究环节设计分组实验测量滑轮组机械效率，学生亲历数据收集与分析，科学思维上通过实验归纳机械效率小于1的原因及影响因素，科学态度与责任方面引导思考提高效率的实际方法，配合思维导图小结，结构清晰，可操作性强，助力学生提升探究能力，方便教师高效教学。

第4节　机械效率 1.物理观念： （1）知道有用功、总功和额外功。 （2）了解机械效率是衡量机械性能的重要指标。 2.科学思维：结合分析具体实例和实验结果，让学生知道机械效率总是小于1的原因，发展学生的综合分析、归纳推理能力。 3.科学探究：通过实际测量滑轮组的机械效率，让学生经历收集和分析实验数据的过程，培养学生的科学探究能力。 4.科学态度与责任：通过理论结合实验的分析过程，让学生有合理改进机械、提高效率的意识，关注科学、技术、社会、环境方面的问题，认识到提高机械效率的重要性。 1.教学重点： （1）理解有用功、额外功的概念。 （2）理解机械效率的含义。 2.教学难点： （1）测量滑轮组的机械效率。 （2）利用机械效率公式解决实际问题。 　　小明和小聪以不同的方式搬运沙土，小明直接用手将盛有沙土的小桶从一楼提到三楼，小聪利用了动滑轮将盛有沙土的小桶从一楼提升到三楼，如图所示。你能说说图中两种方法各自的优缺点吗？ 　任务一　有用功和额外功 教师活动 学生活动 ［引导］小聪利用了动滑轮提升小桶，我们都知道动滑轮能够省力，那使用动滑轮能够省功吗？ ［演示实验］研究使用动滑轮是否省功。 （1）如图甲所示，用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度。 （2）如图乙所示，用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，计算弹簧测力计的拉力所做的功。 ［提问］（1）在提升钩码的过程中，每种方法所做的功是否相同？ （2）无论采取哪种方法都必须做的功是对什么做的功？在两种方法中不想做但又不得不做的功分别是什么？ ［总结］为达成工作目的而做的功，叫作有用功，用W有用表示。拉力所做的功，叫作总功，用W总表示。使用机械时，克服机械本身的重力以及摩擦力等因素的影响而多做的功，叫作额外功，用W额外表示。总功等于有用功与额外功之和，即W总=W有用＋W额外。 ［注意］使用任何机械都不能省功。 ［记录数据］（1）计算第一次拉力所做的功。 （2）计算第二次拉力所做的功。 ［回答］（1）两次做的功不相同，第二次做的功要多一些。 （2）对钩码做的功是必须做的，对动滑轮和绳子做的功是不想做但又不得不做的。 　任务二　机械效率 教师活动 学生活动 ［过渡］为了描述一个机械的性能，在物理学中引入了“机械效率”。有用功跟总功的比值叫作机械效率，如果用η表示机械效率，那么机械效率的表达式为η=。 ［提问］机械效率η能大于或等于1吗？ ［展示例题］起重机把质量为0.5t的重物匀速提升了3m，而它的电动机所做的功是3.4×104J，起重机的机械效率是多少？（g取10N/kg，结果精确到1%） 借助投屏或板书展示学生的解答过程并讲解。 ［过渡］那么如何测量机械的机械效率呢？ ［实验］测量滑轮组的机械效率。 ［设计实验］要想测量滑轮组的机械效率，就要想办法找出使用滑轮组工作时的有用功和总功，然后求出二者的比值。本实验可以测量如图所示滑轮组的机械效率，请根据此实验装置思考：要想知道有用功和总功，需要测量哪些量？ ［提问］（1）由表格中的数据，你还能知道什么？ （2）如何提高滑轮组的机械效率？ ［想想议议］在三次实验中测得的机械效率一样吗？说一说影响滑轮组机械效率的因素有哪些？ ［总结］提高机械效率的方法包括：（1）减轻机械自重。（2）减小机械间的摩擦（加润滑油）。（3）情况允许下增加物重。 ［回答］不能，因为有额外功的存在，所以有用功总是小于总功的，即机械效率总是小于1。 ［解答例题］解：起重机匀速提升重物所用的力与物体所受的重力大小相等，F=G=mg=0.5×103kg×10N/kg=5×103N，起重机提升重物所做的功是有用功W有用=Fh=5×103N×3m=1.5×104J，起重机的电动机所做的功是总功W总=3.4×104J，因此，起重机的机械效率η==≈0.44=44%，则这台起重机的机械效率为44%。 ［回答］计算有用功需要测量钩码的重力与上升的距离；计算总功需要知道绳子自由端的拉力与移动的距离。 ［分组实验］（1）用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格。 （2）按照图示安装滑轮组，分别记下钩码和绳端（弹簧测力计挂钩底部）的位置。 （3）缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的数值，用刻度尺测出钩码提升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格。 （4）算出有用功W有用、总功W总、机械效率η，并填入表格。 （5）改变钩码的数量，重复上面的实验。 ［回答］（1）①动滑轮重一定，物重越大，机械效率越高；②物重一定，动滑轮越重，机械效率越低。 （2）提高滑轮组的机械效率的主要方法有：尽可能地增加物重；减小动滑轮重；减轻绳重和滑轮转轴处的摩擦等。 ［交流讨论］不一样，机械效率与提升物体的重力（在竖直情况下），动滑轮和绳子的重力，绳子和滑轮、滑轮与轴之间的摩擦都有关系。 教师活动 学生活动 ［任务］请以思维导图的形式，总结本节课的知识。 ［总结］通过本节课的学习，我们进一步熟悉有用功、额外功和总功的具体含义，知道了机械效率并不是一成不变的，还通过实验探究了解了影响滑轮组机械效率的因素，以及提高机械效率的有效方法。 ［小组合作］总结本节课知识，绘制思维导图。 第4节　机械效率 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 学科网（北京）股份有限公司 $