11.3 机械效率 导学案 2026-2027学年物理沪粤版九年级上册

该初中物理导学案聚焦“机械效率”，引导学生理解有用功、额外功、总功的概念，掌握机械效率的定义、公式及计算，学会测量滑轮组机械效率并分析影响因素。通过KWL预习法回顾功的公式、单位、滑轮特点及功的原理，搭建新旧知识联系的学习支架。 这份导学案以科学探究为核心，KWL预习法激发自主提问，实验探究结合数据记录与分析培养科学思维，分层练习与自我评价助力深度学习，有效落实物理观念建构，提升学生解决实际问题的能力和科学态度。

11.3 机械效率 学案 班级：________ 姓名：________ 日期：________ 一、学习目标 1. 理解有用功、额外功和总功的概念，能区分三种功，知道。 2. 理解机械效率的定义和公式，知道任何实际机械的机械效率都小于1。 3. 能运用机械效率公式进行简单计算，解决实际问题。 4. 能通过实验测量滑轮组的机械效率，分析影响滑轮组机械效率的因素。 二、课前预习（KWL预习法） K —— 我已经知道什么？（What I Know） 请回顾之前学过的知识，完成以下填空： （1）功的计算公式为W = ________，其中F表示________，s表示________。________ （2）功的单位是________，简称________，符号是________。________ （3）使用定滑轮可以改变________，但不能________；使用动滑轮可以________，但不能________。________ （4）使用任何机械都不省________，这是功的原理。________ （5）你还知道哪些关于滑轮和做功的知识？请写在下面横线上。________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ W —— 我想知道什么？（What I Want to know） 请写出你想通过本节课学习了解的问题（至少3个）： 1. ________________________________________________________________________ 2. ________________________________________________________________________ 3. ________________________________________________________________________ L —— 我学到了什么？（What I Learned） （课堂学习结束后填写，请见"课堂小结"部分） 预习中我最想了解的问题是：________________________________________ 三、课堂探究 探究一：有用功与额外功 对比归纳表：有用功、额外功与总功 请根据课堂学习，完成下表： 比较项目 有用功（W有用） 额外功（W额外） 总功（W总） 定义 为了达到________必须做的功 不需要但________做的功 ________所做的全部功 举例（提升重物） 对________做的功 提升________做的功、克服________做的功 ________做的功 计算公式 W有用 = ________ （没有统一公式） W总 = ________ 关系 W总 = ________ + ________ 图 动滑轮提升重物实验装置 1. 功的原理告诉我们：使用任何机械都________功。________ 2. 使用动滑轮提升重物时，如果不计摩擦和动滑轮重，拉力做的功________（填"大于""等于"或"小于"）直接用手提升做的功。________ 3. 在实际中，使用动滑轮提升重物时，拉力做的功________直接用手提升做的功，这是因为还要克服________和________做功。________ 探究二：机械效率 4. 机械效率的定义：________跟________的比值叫做机械效率，用符号________表示。________ 5. 机械效率的公式： 或： 6. 机械效率没有________，通常用________表示。________ 7. 由于________总是大于零，所以W有用总是________W总，因此任何实际机械的机械效率η都________1（即________100%）。________ 8. 机械效率和功率是两个不同的概念：机械效率反映的是做功的________，功率反映的是做功的________。________ 9. 常见机械的效率：滑轮组________%~________%，斜面________%~________%，杠杆________%以上，起重机________%~________%。________ 解题脚手架 机械效率计算三步法： 第一步：明确工作________，确定________功。提升重物时W有用 = ________。________ 第二步：确定________功。W总通常等于动力做的功，即W总 = ________。________ 第三步：利用公式η = ________计算效率，结果用________表示。________ 注意：计算时注意单位统一，力用________（N），距离用________（m），功用________（J）。 例题 一台起重机将质量为0.5t的重物匀速提升3m，电动机所做的功是3.4×10^4J。求这台起重机的机械效率。（g取10N/kg） 解：已知 m = 0.5t = ________kg，h = ________m，W总 = ________J，g = 10N/kg。 = ________ × ________ = ________N = ________ × ________ = ________J η = 有用功/总功 = ________ / ________ ≈ ________ = ________% 答：这台起重机的机械效率为________%。________ 探究三：测量滑轮组的机械效率 实验记录表：滑轮组机械效率的测量 10. 实验原理：η = ________ / ________。________ 11. 需要测量的物理量：钩码重力________、钩码上升高度________、拉力________、绳子自由端移动距离________。________ 实验数据记录： 实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 有用功W有用/J 拉力F/N 绳子移动距离s/m 总功W总/J 机械效率η 1 ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ 2 ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ 3 ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ 12. 实验结论：同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率越________。________ 13. 影响滑轮组机械效率的因素：________ （1）被提升物体的________——物重越________，η越高；________ （2）________的重力——动滑轮越________，η越低；________ （3）绳子与滑轮之间的________——摩擦越________，η越低。________ 14. 提高滑轮组机械效率的方法：①________物重；②________动滑轮重；③________摩擦（如加________）。________ 四、课堂练习 A组 基础巩固 练习1 1. 如图，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是（　　） A. 甲做的有用功多 B. 乙做的总功多 C. 甲做总功的功率大 D. 乙所用装置的机械效率小 你的答案：________________ 练习2 图 练习2示意图 2. 如图所示，物体重180 N，动滑轮重10N，小明用100 N的拉力（方向不变）将物体匀速提升2 m，用了10 s，则此过程中有用功是____J，额外功是____J，拉力的功率是____W，滑轮组的机械效率是____%。 你的答案：________________ B组 能力提高 练习3 图 练习3示意图 3. 很多名山风景区为了方便游客到达都把上山的公路修成如图所示的盘山公路，这样设计的优点是______；某次一辆质量为5 t的旅游车以120 kW的恒定功率沿着盘山公路向上行驶5 min到达了目的地。已知该过程中旅游车上升的高度为300 m，则该盘山公路的机械效率为______。（结果保留百分号前1位小数） 你的答案：________________ 练习4 图 练习4示意图 4. 如图是小龙“测量斜面机械效率”的实验装置。斜面粗糙程度相同。先用平行斜面向上的恒定拉力F将重6 N的物体以1 m/s的速度匀速拉到斜面顶端，测得斜面的机械效率为75%。则下列说法正确的是（　　） A. 拉力做功为3 J B. 物体受到摩擦力为1.5 N C. 在匀速拉动过程中，物体的机械能不变 D. 若以2 m/s的速度匀速拉动物体，斜面机械效率仍为75% 你的答案：________________ 五、课堂小结（自我评价） L —— 我学到了什么？（What I Learned） 请根据本节课所学内容，完成以下知识梳理： 1. 有用功是________做的功，额外功是________做的功，总功是________做的功。W总 = ________ + ________。________ 2. 机械效率的定义是________与________的比值，公式为________。________ 3. 任何实际机械的机械效率都________1，因为________总是存在的。________ 4. 测量滑轮组机械效率的实验原理是________，需要测量的物理量有________、________、________、________。________ 5. 同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率越________；动滑轮越重，机械效率越________；摩擦越大，机械效率越________。________ 自我评价 请在对应的方格中打"√" 评价项目 完全掌握 基本掌握 还需努力 有用功、额外功和总功的概念 区分有用功和额外功 机械效率的定义和公式 机械效率的计算 机械效率与功率的区别 测量滑轮组的机械效率 影响机械效率的因素 提高机械效率的方法 本节课我最大的收获是：________________________________________________________________________ 我还不太理解的内容是：________________________________________________________________________ 六、课后作业 1. 完成教材课后练习题。 2. 找一个生活中使用机械的实例（如自行车、剪刀、扳手等），分析其中有用功和额外功分别是什么，并思考如何提高其效率。 3. 预习下一节内容，思考机械效率与能量转化之间有什么联系。 【参考答案】 二、课前预习（KWL预习法） K —— 我已经知道什么？ （1）Fs、力、物体在力的方向上移动的距离 （2）焦耳、焦、J （3）力的方向、省力、省力、改变力的方向 （4）功 （5）（开放性答案，合理即可） 三、课堂探究 探究一：有用功与额外功 对比归纳表： 有用功：目的、重物、Gh；额外功：不得不、动滑轮、摩擦；总功：动力、Fs；关系：W有用 + W额外 1. 不省 2. 等于 3. 大于、动滑轮重力、摩擦 探究二：机械效率 4. 有用功、总功、η 5. 6. 单位、百分数 7. 额外功、小于、小于、小于 8. 有效程度、快慢 9. 50~70、60~80、90、40~50 解题脚手架：目的、有用、Gh；总、Fs；W有用/W总、百分数；牛顿、米、焦耳 例题 解：已知 m = 0.5t = 500kg，h = 3m，W总 = 3.4×10^4J，g = 10N/kg。 = 500 × 10 = 5000N = 5000 × 3 = 15000J = 1.5×10^4J = 1.5×10^4 / 3.4×10^4 ≈ 0.441 = 44.1% 答：这台起重机的机械效率为44.1%。 探究三：测量滑轮组的机械效率 10. Gh、Fs 11. G、h、F、s 12. 高 13. （1）重力、大；（2）动滑轮、重；（3）摩擦、大 14. 增大、减轻、减小、润滑油 四、课堂练习 A组 基础巩固 练习1：C 练习2：360，40，40，90 B组 能力提高 练习3：省力，41.7% 练习4：D 五、课堂小结（自我评价） L —— 我学到了什么？ 1. 为了达到目的必须、不需要但不得不、动力所做全部、W有用、W额外 2. 有用功、总功、 3. 小于、额外功 4. 、G、h、F、s 5. 高、低、低 学科网（北京）股份有限公司 $