2.1 简单机械 第6课时（教学课件）科学新教材浙教版九年级下册

该初中科学课件聚焦“机械效率”核心内容，涵盖有用功、额外功、总功的区分及关系，机械效率公式理解与计算，斜面效率实验规律，以及与功率的对比等知识点。课堂导入通过复习轮轴的组成、本质及平衡公式搭建学习支架，衔接新知。 其亮点在于以定滑轮、动滑轮实例帮助学生建立科学观念，通过斜面实验（测量拉力、距离等步骤）培养探究实践能力，用对比表格（机械效率与功率）发展科学思维。课堂小结系统梳理四类计算模型，学生能构建知识体系，教师可高效实施教学。

简单机械 第 1 节 第2章 第6课时 机械效率 机械与动力工程 有用功、额外功、总功概念区分与三者关系式；机械效率公式理解与各类机械效率计算。 01 知 识 目 标 02 斜面效率实验规律、提升机械效率的方法； 机械效率与功率的对比区分。 02 重点 重点 难点 01 科学观念 准确区分有用功、额外功、总功，牢记三者关系；理解额外功产生的两类主要原因：机械自重、接触面摩擦。掌握机械效率定义、计算公式；掌握滑轮组、斜面、杠杆三类常见机械的机械效率计算公式，能代入数据规范计算。 02 科学思维 结合定滑轮、动滑轮实物做功场景，分辨有用、额外、总功，学会区分做功目的与无用消耗。通过斜面探究实验数据，推理斜面倾斜程度对机械效率的影响规律，定量分析摩擦力对额外功的影响。熟练套用竖直滑轮组、水平滑轮、斜面、杠杆四类效率公式完成计算题。 03 科学探究 独立完成“探究斜面机械效率”分组实验，规范测量物重、斜面高度、拉力、斜面长度；掌握匀速拉动物体、拉力平行斜面等实验操作规范，分析实验误差来源。 04 态度与责任 感受金属物理性质在生产、生活中的广泛应用，体会材料科学对生活和社会发展的重要作用，培养善于观察、严谨求实的科学探究态度。 素 养 目 标 1.由“        ”和“        ”中的轮轴组成的系统，该系统能绕              旋转。习惯上，半径较大的是        ，半径较小的是        。 2.轮轴本质是连续旋转的        ，支点在中心转轴O；轮半径 R 是      臂，轴半径r 是        臂。 3.轮轴平衡公式：        。 4.动力加在轮上：拉力        物重，属于        轮，省力、费        ； 动力加在轴上：拉力        物重，属于        轮，        、省距离。 知识回顾 轮 轴 共同的轴 轮 轴 杠杆 动力 阻力 FR=Gr 小于 省力 距离 大于 费力 费力 机械效率 探究新知 PART 1 新知讲授 如图2.1-27甲所示，利用定滑轮把重为 G1 的物体提升h高度的过程中所做的功为： W=G1h ，这是我们提升重物过程中必须要做的功，这部分功叫作有用功。 在提升重物的过程中，由于定滑轮的转轴上存在摩擦力，因此，必须克服定滑轮转轴上的摩擦力做一定量的功，这部分是并非我们需要，但又不得不做的功，叫作额外功。 如图2.1-27乙所示，利用动滑轮提升物体提升过程中，由于动滑轮本身受到重力作用，以及动滑轮的转轴上存在摩擦力，因此，必须克服动滑轮自身的重力和动滑轮上的摩擦力做一定量的功，这部分功也是额外功。 新知讲授 1、有用功、额外功、总功 （1）有用功（W有） 有用功是人们提升重物过程中必须要做的功， 即使用机械时对人们有用的功。 (2)、额外功（W额外） 利用机械时，人们不得不额外做的功叫额外功。 (3)、总功（W总）： 在实际使用机械做功时,总功等于有用功和额外功之和，即: W总=W有用+W额外 利用机械时,人们对机械所做的功叫总功。有用功与额外功的总和。 由于存在额外功，因此，总功必定大于有用功。 新知讲授 由于存在额外功，因此，总功必定大于有用功。也就是说，我们多消耗了能。以利用动滑轮提升重物为例。 有用功= 重物增加的势能 W有＝ G物h 额外功 总功= 人提供的能量 W总= F动力 S动力 动滑轮增加的势能 W动＝ G动h 摩擦产生的内能 W总-W有 -W动 因此，这里存在一个利用机械做功的效率问题。 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的利用率越高。 新知讲授 2、机械效率 （1）定义：我们把有用功和总功的比值叫做机械效率（η） η= W有 W总 ×100% （2）表达式为： 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。 ①机械效率通常用百分率表示没有单位 。 ②有用功总小于总功，所以机械效率总小于100% 即：η<1 在使用机械时，总是尽可能减小额外功以提高机械效率，因为这意味着少做额外功、少消耗能。因此，提高设备的机械效率有着重要的现实意义。 新知讲授 3、机械效率的意义 滑轮组的械效率是78%，它表示什么意思？ 使用滑轮组提升重物时所做的有用功跟总功的比值是78%，也可以说有用功在总功中占有78 %，另外的22％是额外功。 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%。 新知讲授 如何提高在使用机械时的效率？ 减少机械自重、机械间的摩擦等，减小额外功； 也可以在额外功一定时，增大有用功，即增加重物。 机械功率与机械效率有什么区别？ 新知讲授 新知讲授 1.如图2.1-28所示，将长木板的一端垫高，构成一个斜面。 2.用弹簧测力计测出小车的重G。 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，读出弹簧测力计的示数F。 4.用刻度尺测出小车沿斜面运动的长度s和上升的高度h。 5.将测量结果记录在下面的表格中。 6.改变斜面的倾斜程度，重复上述步骤3到步骤5。 注意事项： ①要匀速拉动物体; ②拉力要与斜面平行； ③及时记录数据。 斜面的倾斜程度 平缓 稍陡 较陡 小车重G/N 1N 1N 1N 斜面高度h/m 拉力FN 斜面长s/m 0.7 0.7 0.7 有用功W有用/J 总功 W总/J 机械效率η 表2.1-6斜面的机械效率记录表 新知讲授 0.24 0.1 0.175 0.1 0.175 0.24 0.4 0.2 0.3 0.14 0.28 0.21 71.4% 83.3% 85.7% 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。 η= W有 W总 = Gh FS 4、斜面的机械效率 新知讲授 对同一斜面而言，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高，为什么? 当物体重力、上升高度不变时： 在同一斜面上，物重、提升高度不变时，斜面倾角越大，物体对斜面的压力越小，滑动摩擦力越小，克服摩擦力做的额外功越少；有用功不变，额外功减小，总功减小，因此斜面的机械效率越高。 新知讲授 解：拉力做的总功W=FS1=200N×3m=600J 有用功：W有=GS2=500N×1m=500J 机械效率： 答：该滑轮组的机械效率为83.3%。 【例题】 用如图2.1-29所示的滑轮组提升500N的重物，已知施加在绳子上的拉力为200N,匀速拉动绳子3m时，能使重物上升1m,该滑轮组的机械效率多大? η= W有 W总 ×100%= ×100%=83.3% 新知讲授 5、机械效率的计算 5、机械效率的计算 新知讲授 斜面 杠杆 课堂小结 【详解】 （25-26九年级上·浙江嘉兴·期中）为早日实现“建设美丽嘉兴，打造江南水乡典范”的目标，各项工程建设正在我市如火如荼地开展。如图为正在施工的工程车，下列关于工程车的说法确的是（    ） A．做的功越多，效率越高 B．做功多的工程车，功率大 C．延长工作时间，可提高效率 D．做功越快的工程车，功率越大 【例1】 A．机械效率是指有用功占总功的百分比，与做功多少没有必然的联系，故A错误； B．功率大表示做功快慢，与做功多少没有必然联系，故B错误； C．效率指有用功占总功的比值，有用功多，与做功时间无关，故C错误； D．功率是表示做功快慢的物理量，机械做功越快，表示功率越大，故D正确。 D 新知讲授 【详解】 大伟同学用一个离手3米高的定滑轮拉住重100牛的物体，从滑轮下方沿水平方向移动4米，如图所示，若不计绳重和摩擦，他至少做了多少功（    ） A．200焦 B．300焦 C．400焦 D．500焦 【例2】 滑轮为定滑轮，不省力，若不计绳重和摩擦，他至少做的功 W总=W有用=Gh利用勾股定理计算绳子现在的长度 所以物体被提高的高度为 h=5m-3m=2m他至少做的功 W=Gh=100N×2m=200J故A符合题意，BCD不符合题意。 A 新知讲授 【详解】 （24-25九年级上·浙江杭州·期中）一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它将同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比（　　） A．有用功不变，总功不变 B．有用功不变，总功减少 C．有用功增加，总功增加 D．有用功增加，总功不变 【例3】 因为把同一物体匀速提升同样的高度，所以利用滑轮组做的有用功相同，根据 可知，改装后的机械效率高，则改装后利用有用功所占总功的比例增加，即总功减小或额外功减少，故B正确，ACD错误。 B 新知讲授 教 寄 师 语 细究材料性质，巧造万物便利生活