11.3 机械效率 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”核心内容，涵盖有用功、额外功、总功概念及关系，机械效率公式与计算，滑轮组和斜面机械效率的探究。课前采用KWL预习法衔接已学的功和功率知识，课堂通过对比归纳表和实验记录表构建学习支架，引导学生区分概念并掌握测算方法。 资料突出实验探究与思维引导，通过滑轮组机械效率实验培养科学探究能力，对比归纳和解题脚手架助力科学思维提升，结合辘轳汲水等实际问题强化科学态度与责任。习题设计有梯度且附思路提示，便于学生自主学习，帮助教师高效教学。

11.3 机械效率 学案 学习目标 1. 知道有用功、额外功、总功的概念及它们之间的关系，能正确区分有用功和额外功。 2. 理解机械效率的定义，知道机械效率的公式eta=W有用/W总，能用公式进行简单计算。 3. 会测算滑轮组的机械效率，知道影响滑轮组机械效率的因素和提高机械效率的方法。 4. 知道功率与机械效率的区别，能进行斜面机械效率的综合计算。 一、课前预习（KWL预习法） KWL预习表 K（已知内容） W（想了解内容） L（已学会内容） 预习填空： 1. 使用机械时，我们需要的、有价值的功叫做______，用符号______表示。 2. 无利用价值却不得不做的功叫做______，用符号______表示。 3. 动力对机械做的功叫做______，用符号______表示。 4. 总功、有用功和额外功的关系为：____________ = ____________ + ____________。 5. ______与______的比值叫做机械效率，用符号______表示，公式为____________。 6. 机械效率______（填"有"或"没有"）单位，且总______（填"大于""等于"或"小于"）1。 7. 使用任何机械都不可避免地要做______功，所以机械效率不可能达到______。 二、课堂探究 1. 对比归纳表：有用功与额外功 比较项目 有用功(W有用) 额外功(W额外) 总功(W总) 定义 物理意义 举例(提水) 举例(捞桶) 三者关系 总结：区分有用功和额外功的关键是明确___________________________。 2. 实验记录表：活动2——测量滑轮组的机械效率 实验目的：_______________________________________________ 实验原理：_______________________________________________ 滑轮组机械效率实验数据表 实验序号 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 拉力F/N 绳端距离s/m W有用/J W总/J 机械效率eta 1 0.5 0.04 0.3 0.11 2 1.0 0.03 0.5 0.09 3 1.5 0.01 0.7 0.03 实验结论：同一滑轮组的机械效率与__________________有关，__________________越大，机械效率越______。 因为额外功（克服____________和______做功）基本不变，有用功随物重增大而______，所以有用功占总功的比例______，机械效率______。 3. 归纳总结：影响滑轮组机械效率的因素 影响因素 对效率的影响 提高效率的措施 摩擦 物重 动滑轮重 4. 课堂练习 【练一练1】下列关于功、功率和机械效率的说法正确的是（ ） A. 做功多的机械，功率一定大 B. 功率大的机械，做功一定快 C. 做功快的机械，机械效率一定高 D. 做有用功多的机械，机械效率一定高 你的答案：______ 【练一练2】用滑轮组提升重物，将800N物体在10s内匀速上升1m。拉绳子的力F为500N。则提升重物过程中（ ） A. 绳子自由端被拉下3m B. 做的有用功是800J C. 拉力F的功率是80W D. 滑轮组的机械效率是60% 你的答案：______ 计算过程：___________________________________________ 【练1】机械效率高的简单机械必定（ ） A. 越省力 B. 有用功越多 C. 越省距离 D. 额外功占总功的比例小 你的答案：______ 【练2】古人借助辘轳从井中汲水，提高机械效率的方法是（ ） A. 增大水桶重力 B. 增大绳子重力 C. 增大桶内水量 D. 增大转动速度 你的答案：______ 理由：___________________________________________ 【练3】测滑轮组机械效率实验，三次实验动滑轮重相同、钩码重相同、绕线方法和测量器材都相同，但自由端拉力不同，造成机械效率不同。自由端拉力不同的原因不可能是（ ） A. 摩擦力大小不同 B. 测拉力时没有匀速上升 C. 拉力方向没有竖直向上 D. 钩码被提升的高度不同 你的答案：______ 【练4】斜面长s=10m，高h=5m。用平行于斜面F=120N的拉力，将G=200N的物体由底端匀速拉到顶端，用时t=20s。求： （1）拉力做功的功率P； 解：W总 = Fs = ______ N x ______ m = ______ J P = W总/t = ______ / ______ = ______ W （2）斜面的机械效率eta； 解：W有用 = Gh = ______ N x ______ m = ______ J eta = W有用/W总 x 100% = ______ / ______ x 100% = ______ （3）物体受到的摩擦力f。 解：W额 = W总 - W有用 = ______ J - ______ J = ______ J f = W额/s = ______ J / ______ m = ______ N 5. 解题脚手架 【练一练1 思路提示】 功描述的是______，功率描述的是______，机械效率描述的是______。 功率大 = 做功______，机械效率高 = 有用功占______大。 A：做功多，时间未知，功率______（填"一定大"或"不一定大"）。 B：功率是表示______的物理量，功率大一定做功快，______（填"正确"或"错误"）。 C：做功快说明______大，但机械效率不一定高，______（填"正确"或"错误"）。 D：有用功多，总功未知，机械效率______（填"一定高"或"不一定高"）。 【练一练2 思路提示】 由图可知，有______根绳子承担物重，n=______。 绳子自由端距离s = n x h = ______ x ______ m = ______ m。 有用功：W有用 = Gh = ______ N x ______ m = ______ J。 总功：W总 = Fs = ______ N x ______ m = ______ J。 功率：P = ______ / ______ = ______ W。 机械效率：eta = ______ / ______ x 100% = ______。 【练1 思路提示】 机械效率的公式：eta = ______。 eta大意味着有用功占总功的______大，即额外功占总功的______小。 机械效率与是否省力、省距离、有用功的绝对数值______（填"有关"或"无关"）。 【练2 思路提示】 汲水时，有用功是克服______做的功，额外功是克服______和______做的功。 A：增大水桶重力，______功增大，效率______。 B：增大绳子重力，______功增大，效率______。 C：增大桶内水量，______功增大，______功基本不变，效率______。 D：增大转动速度，只影响______，不影响______。 【练3 思路提示】 滑轮组机械效率公式：eta = G/(nF)，其中n为______。 eta与G、n、F有关，与______无关。 A：摩擦力不同 --> 拉力F不同 --> 效率不同，可能。 B：未匀速 --> 拉力读数不准 --> 效率不同，可能。 C：方向不竖直 --> 拉力测量有误差 --> 效率不同，可能。 D：高度不同 --> 公式中是否含h？______ --> 效率______（填"变"或"不变"）。 【练4 思路提示】 第(1)问：W总 = ______，P = ______。注意：拉力沿______方向，所以s取______长度。 第(2)问：W有用 = ______，eta = ______。注意：有用功克服______力做功，h取______高度。 第(3)问：额外功去哪里了？额外功用来克服______力做功。 W额 = ______，W额 = ______ x s，所以f = ______ / ______。 === 参考答案 === 一、KWL预习表（示例） K：功是力与物体在力的方向上移动的距离的乘积，W=Fs，单位焦耳(J)。功率是表示做功快慢的物理量，P=W/t。 W：什么是机械效率？怎样计算机械效率？机械效率为什么总小于1？怎样提高机械效率？ L：学会了有用功、额外功和总功的概念，掌握了机械效率的定义和计算公式，理解了机械效率总小于1的原因，知道了影响滑轮组机械效率的因素。 二、预习填空答案 1. 有用功 / W有用 2. 额外功 / W额外 3. 总功 / W总 4. W总 = W有用 + W额外 5. 有用功W有用 / 总功W总 / eta / eta = W有用/W总 6. 没有 / 小于 7. 额外 / 100% 三、对比归纳表答案 有用功定义：我们需要的、有价值的功。额外功定义：无利用价值却不得不做的功。总功定义：动力对机械做的功。 有用功物理意义：使用机械的目的所在。额外功物理意义：克服机械自重和摩擦等。总功物理意义：实际输入的总功。 提水举例：有用功——克服水的重力；额外功——克服水桶重力；总功——人对绳子的拉力做功。 捞桶举例：有用功——克服桶的重力；额外功——克服桶中水的重力；总功——人对绳子的拉力做功。 三者关系：W总 = W有用 + W额外，W总 > W有用。 总结填空：使用机械的目的 四、实验记录表答案（滑轮组机械效率） 实验目的：测量滑轮组的机械效率。 实验原理：eta = W有用/W总 = Gh/Fs。 实验1：W有用=0.5N×0.04m=0.02J，W总=0.3N×0.11m=0.033J，eta=0.02J/0.033J×100%=60.6% 实验2：W有用=1.0N×0.03m=0.03J，W总=0.5N×0.09m=0.045J，eta=0.03J/0.045J×100%=66.7% 实验3：W有用=1.5N×0.01m=0.015J，W总=0.7N×0.03m=0.021J，eta=0.015J/0.021J×100%=71.4% 实验结论填空：提升重物的重力 / 重物重力 / 高 原因填空：动滑轮重 / 摩擦 / 增大 / 增大 / 提高 五、影响因素归纳表答案 摩擦：摩擦越大，额外功越大，效率越低 / 加强润滑、采用轻质细绳 物重：物重越大，有用功越大，效率越高 / 在机械承载范围内适当增大物重 动滑轮重：动滑轮越重，额外功越大，效率越低 / 采用轻质动滑轮 六、课堂练习答案 【练一练1】答案：B 解析：A做功多但时间未知，功率不一定大；B功率是表示做功快慢的物理量，功率大一定做功快，正确；C做功快只能说明功率大，与机械效率无关；D有用功多但总功未知，机械效率不一定高。 【练一练2】答案：B 解析：由图可知n=2根绳子承担物重，s=nh=2×1m=2m，A错误；W有用=Gh=800N×1m=800J，B正确；W总=Fs=500N×2m=1000J，P=W总/t=1000J/10s=100W，C错误；eta=W有用/W总×100%=800J/1000J×100%=80%，D错误。 【练1】答案：D 解析：机械效率eta=W有用/W总，eta大意味着有用功占总功的比例大，即额外功占总功的比例小。机械效率与是否省力、省距离、有用功的绝对数值无关。 【练2】答案：C 解析：增大桶内水量，有用功增大，额外功（水桶重和摩擦）基本不变，机械效率提高。A增大水桶重力，额外功增大，效率降低；B增大绳子重力，额外功增大，效率降低；D增大转动速度只影响功率，不影响效率。 【练3】答案：D 解析：滑轮组机械效率eta=G/(nF)，与h无关。摩擦力、是否匀速拉动、拉力方向是否竖直都会影响拉力F的读数，从而影响效率。但提升高度h不同不会改变拉力F，因此不会导致效率不同。 【练4】答案： (1) W总=Fs=120N×10m=1200J，P=W总/t=1200J/20s=60W (2) W有用=Gh=200N×5m=1000J，eta=1000J/1200J×100%=83.3% (3) W额=W总-W有用=1200J-1000J=200J，f=W额/s=200J/10m=20N 学科网（北京）股份有限公司 $