13.3如何提高机械效率教案
三维目标：
1、知识与技能
⑴知道有用功、额外功和总功的含义，以及它们之间的关系。
⑵理解机械效率，会用机械效率的公式进行简单的计算，会测算滑轮组的机械效率。
⑶知道机械效率总小于1，知道提高机械效率的方法和意义。
2．过程与方法
（1）根据生活事例认识物理知识，并运用物理知识解决实际问题
（2）经历测算滑轮组机械效率的过程，学习测算简单机械效率的方法。
3．情感态度与价值观
通过学习“效率”的概念，增强节约意识，提高对科学发展观的认识。
重点： 1、机械效率的概念。
2、测滑轮组的机械效率。
教学难点： 1、分析有用功、额外功。
2、根据实验数据分析、归纳科学规律。
教学器材： 学生分组实验器材：两个定滑轮、两个动滑轮组成的滑轮组、铁架台、弹簧测力计、若干个钩码、刻度尺。
教学方法： 讨论、实验探究为主。
教学过程：
一、直接引入
现代社会是讲求效率的节约型社会，时时处处都要讲究提高效率。我们使用机械也要讲效率。那么，什么是机械效率呢？下面我们就来研究这个问题。
二、新课教学
（一）什么是有用功与额外功
1、 “活动1”分析有用功和额外功。
用多媒体展示滑轮组提升重物和挖掘机挖掘泥土的场景，让学生如同身临其境。并引导学生回答下列问题：
⑴在这两个情景中，力对哪些物体做了功？
⑵哪些功是我们为了达到特定目的必须要做的功？
⑶哪些功是我们不需要但又不得不做的功？
学生经过思考、讨论，可以答出：
⑴对于教材图13-16a，拉力对滑轮组做功时，拉力对重物、动滑轮、绳子以及克服各部分之间的摩擦力都做了功；其中，提升重物做的功是我们需要的功，对动滑轮、绳子以及克服摩擦所做的功是我们不需要但又不得不做的功。
⑵对于教材图13-16b：挖掘机对泥土、挖斗以及克服各部件之间的摩擦力都做了功；其中，提升泥土所做的功是我们需要的功，对挖斗以及克服摩擦所做的功是我们不需要但又不得不做的功。
在学生回答的基础上，教师给出提升物体时，“有用功”、“额外功”及“总功”的含义：
有用功（W有用）：克服物体的重力所做的功。
额外功（W额外）：克服机械自身的重力和摩擦力所做的功。
总功（W总）：有用功和额外功的总和，即W总=W有用+W额外。
然后向学生指出：在实际用机械做功时，总功也等于动力对机械做的功。
为了检验学习效果，可让学生分析下列情况中的有用功、额外功、总功，并说明这样分析的理由：
⑴用桶从井中提水。（答：目的是把水提上来，所以提升水做的功是有用功，对水桶做的功是额外功，对水和水桶做的功是总功。）
⑵桶掉到井里，把桶从井中捞起。（答：目的是把水桶捞上来，所以对水桶做的功是有用功，对水做的功是额外功，对水桶和水做的功是总功。）
⑶用水桶把水提到楼上去。（答：目的是把水提到楼上，所以对水做的功是有用功，对水桶和人所做的功是额外功，对水、水桶和人做的功是总功。）
1、提出问题：功的原理告诉我们：使用机械不能省功。那么使用机械时所做的功是否百分之百都是我们需要的呢？
2、有用功、额外功、总功的概念。
有用功：把完成某项任务时有实用价值的功，叫做有用功。
额外功：把无实用价值而又不得不做的功，叫做额外功。
总功：有用功和额外功之和是总功。
3、做课文第46页“活动1”分析有用功和额外功。
教师提出一些问题，引导学生分析、讨论与交流。
（1）分析图12－12（a）中哪些功是我们需要的？哪些是我们不得不额外做的功？
①观察课文图12－12（a）：为了省力，人们用滑轮组将重为80N的重物提起1m。
②问题：用滑轮组提起重物的目的是什么？拉力所提升是否只有重物？
③哪些功是有用功？哪些功有额外功？
（2）分析图12－12（b）中哪些功是我们需要的？哪些是我们不得不额外做的功？
①观察课文图12－12（b）：为了省力，利用挖掘机挖掘、搬运泥土。
②问题：挖掘机工作时除了挖掘、搬运泥土做功外，还做了哪些功？
③哪些是有用功？哪些是额外功？
4、老师小结：从以上分析我们看到：使用机械时所做的功不可能百分之百都是有实用价值的功，无实用价值而又不得不做的功总是存在的。
问题：使用机械做功时，是有用功多些好？还是额外功多些好？
（二）什么是机械效率
1、教师：人们使用各种机械时，总希望额外功做得少些，即有用功在总功中所占的份额大些，有用功在总功中所占的份额比例，在物理学中用机械效率来表示，各种机械的机械效率越高，所做的有用功越接近总功，能量浪费就越少。
其实在我们的学习、生活、工作等方方面面都要注意提高效率，这样有利于提高学习成绩、生活质量、工作成就。
2、机械效率用希腊字母表示。η＝（W有用/W总）×100?
3、思考：任何机械效率总小于1，这是为什么？
由于使用机械时总会不得不做一些额外功，所以机械效率必然小于1。
（三）测算滑轮组的机械效率
1、根据课文第47页图12－14选取器材：两个定滑轮、两个动滑轮组成的滑轮组、铁架台、弹簧测力计、若干个钩码、刻度尺。
2、根据“活动1”对“用滑轮组提起重物”的事例分析结果，思考测算滑轮组机械效率，需要测量哪些物理量？怎样测量？
3、引导学生设计记录表格。
4、进行实验。
在教师指导下学生分组进行实验，各实验小组同学分工协作，用不同质量的钩码进行两组实验，每组实验进行两次。
5、分析、处理实验数据，得出结论：
根据实验得到的数据，计算各次实验中的有用功、总功和机械效率。比较滑轮组提升不同的重物时机械效率是否相同？
结论：同一滑轮组，提起的物体越重，滑轮组的机械效率越高。
6、问题：为什么同一滑轮组，提起的物体越重，滑轮组的机械效率就越高？
讨论：滑轮组提起不同重物时，随重物上升的动滑轮的重不变，提升同样的高度，克服动滑轮做的额外功不变，而有用功则随提起的重物重量增加，所占的份额就相对增大，有用功所占的份额越大，滑轮组的机械效率就越高。
7、让学生提出猜想，同一滑轮组的机械效率除了跟提起的物重有关外，还可能与什么因素有关？
三、课堂小结：
请学生回答问题：
1、为什么要引入机械效率？怎样表示机械效率？
2、做过“测算滑轮组机械效率”的实验后，你认为提高滑轮组机械效率有哪些可行的措施？
四、课堂练习
1、在物理学中，把完成某项任务时有 的功，叫做有用功；把
的功，叫做额外功。 叫做总功。
2、同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时，提出了下列假设：
（1）滑轮组机械效率可能与滑轮组重有关。
（2）滑轮组机械高低可能与被提升物重有关。
（3）滑轮组机械效率可能与物体提升高度有关。
（4）滑轮组机械效率高低可能与承重绳子段数有关。
然后一位同学设计了如图所示的两个滑轮组，进行对比实验来证明提出的假设，则该实验验证的假设是（ ）
A、（1） B 、（2） C 、（3） D、 （4）
五、布置作业：
课文第48页自我评价与作业第1、2、3、4题。
板书设计：
13.3 如何提高滑轮组的机械效率
一、什么是有用功、额外功
有用功：把完成某项任务时有实用价值的功，叫做有用功。
额外功：把无实用价值而又不得不做的功，叫做额外功。
总功：有用功和额外功之和是总功。
二、什么是机械效率
1、概念：有用功占总功的比例。
2、公式：η＝（W有用/W总）×100?
三、如何提高滑轮组的机械效率
1、减小动滑轮的重。
2、增加物重。
三维目标：
1、知识与技能
⑴知道有用功、额外功和总功的含义，以及它们之间的关系。
⑵理解机械效率，会用机械效率的公式进行简单的计算，会测算滑轮组的机械效率。
⑶知道机械效率总小于1，知道提高机械效率的方法和意义。
2．过程与方法
（1）根据生活事例认识物理知识，并运用物理知识解决实际问题
（2）经历测算滑轮组机械效率的过程，学习测算简单机械效率的方法。
3．情感态度与价值观
通过学习“效率”的概念，增强节约意识，提高对科学发展观的认识。
重点： 1、机械效率的概念。
2、测滑轮组的机械效率。
教学难点： 1、分析有用功、额外功。
2、根据实验数据分析、归纳科学规律。
教学器材： 学生分组实验器材：两个定滑轮、两个动滑轮组成的滑轮组、铁架台、弹簧测力计、若干个钩码、刻度尺。
教学方法： 讨论、实验探究为主。
教学过程：
一、直接引入
现代社会是讲求效率的节约型社会，时时处处都要讲究提高效率。我们使用机械也要讲效率。那么，什么是机械效率呢？下面我们就来研究这个问题。
二、新课教学
（一）什么是有用功与额外功
1、 “活动1”分析有用功和额外功。
用多媒体展示滑轮组提升重物和挖掘机挖掘泥土的场景，让学生如同身临其境。并引导学生回答下列问题：
⑴在这两个情景中，力对哪些物体做了功？
⑵哪些功是我们为了达到特定目的必须要做的功？
⑶哪些功是我们不需要但又不得不做的功？
学生经过思考、讨论，可以答出：
⑴对于教材图13-16a，拉力对滑轮组做功时，拉力对重物、动滑轮、绳子以及克服各部分之间的摩擦力都做了功；其中，提升重物做的功是我们需要的功，对动滑轮、绳子以及克服摩擦所做的功是我们不需要但又不得不做的功。
⑵对于教材图13-16b：挖掘机对泥土、挖斗以及克服各部件之间的摩擦力都做了功；其中，提升泥土所做的功是我们需要的功，对挖斗以及克服摩擦所做的功是我们不需要但又不得不做的功。
在学生回答的基础上，教师给出提升物体时，“有用功”、“额外功”及“总功”的含义：
有用功（W有用）：克服物体的重力所做的功。
额外功（W额外）：克服机械自身的重力和摩擦力所做的功。
总功（W总）：有用功和额外功的总和，即W总=W有用+W额外。
然后向学生指出：在实际用机械做功时，总功也等于动力对机械做的功。
为了检验学习效果，可让学生分析下列情况中的有用功、额外功、总功，并说明这样分析的理由：
⑴用桶从井中提水。（答：目的是把水提上来，所以提升水做的功是有用功，对水桶做的功是额外功，对水和水桶做的功是总功。）
⑵桶掉到井里，把桶从井中捞起。（答：目的是把水桶捞上来，所以对水桶做的功是有用功，对水做的功是额外功，对水桶和水做的功是总功。）
⑶用水桶把水提到楼上去。（答：目的是把水提到楼上，所以对水做的功是有用功，对水桶和人所做的功是额外功，对水、水桶和人做的功是总功。）
1、提出问题：功的原理告诉我们：使用机械不能省功。那么使用机械时所做的功是否百分之百都是我们需要的呢？
2、有用功、额外功、总功的概念。
有用功：把完成某项任务时有实用价值的功，叫做有用功。
额外功：把无实用价值而又不得不做的功，叫做额外功。
总功：有用功和额外功之和是总功。
3、做课文第46页“活动1”分析有用功和额外功。
教师提出一些问题，引导学生分析、讨论与交流。
（1）分析图12－12（a）中哪些功是我们需要的？哪些是我们不得不额外做的功？
①观察课文图12－12（a）：为了省力，人们用滑轮组将重为80N的重物提起1m。
②问题：用滑轮组提起重物的目的是什么？拉力所提升是否只有重物？
③哪些功是有用功？哪些功有额外功？
（2）分析图12－12（b）中哪些功是我们需要的？哪些是我们不得不额外做的功？
①观察课文图12－12（b）：为了省力，利用挖掘机挖掘、搬运泥土。
②问题：挖掘机工作时除了挖掘、搬运泥土做功外，还做了哪些功？
③哪些是有用功？哪些是额外功？
4、老师小结：从以上分析我们看到：使用机械时所做的功不可能百分之百都是有实用价值的功，无实用价值而又不得不做的功总是存在的。
问题：使用机械做功时，是有用功多些好？还是额外功多些好？
（二）什么是机械效率
1、教师：人们使用各种机械时，总希望额外功做得少些，即有用功在总功中所占的份额大些，有用功在总功中所占的份额比例，在物理学中用机械效率来表示，各种机械的机械效率越高，所做的有用功越接近总功，能量浪费就越少。
其实在我们的学习、生活、工作等方方面面都要注意提高效率，这样有利于提高学习成绩、生活质量、工作成就。
2、机械效率用希腊字母表示。η＝（W有用/W总）×100?
3、思考：任何机械效率总小于1，这是为什么？
由于使用机械时总会不得不做一些额外功，所以机械效率必然小于1。
（三）测算滑轮组的机械效率
1、根据课文第47页图12－14选取器材：两个定滑轮、两个动滑轮组成的滑轮组、铁架台、弹簧测力计、若干个钩码、刻度尺。
2、根据“活动1”对“用滑轮组提起重物”的事例分析结果，思考测算滑轮组机械效率，需要测量哪些物理量？怎样测量？
3、引导学生设计记录表格。
4、进行实验。
在教师指导下学生分组进行实验，各实验小组同学分工协作，用不同质量的钩码进行两组实验，每组实验进行两次。
5、分析、处理实验数据，得出结论：
根据实验得到的数据，计算各次实验中的有用功、总功和机械效率。比较滑轮组提升不同的重物时机械效率是否相同？
结论：同一滑轮组，提起的物体越重，滑轮组的机械效率越高。
6、问题：为什么同一滑轮组，提起的物体越重，滑轮组的机械效率就越高？
讨论：滑轮组提起不同重物时，随重物上升的动滑轮的重不变，提升同样的高度，克服动滑轮做的额外功不变，而有用功则随提起的重物重量增加，所占的份额就相对增大，有用功所占的份额越大，滑轮组的机械效率就越高。
7、让学生提出猜想，同一滑轮组的机械效率除了跟提起的物重有关外，还可能与什么因素有关？
三、课堂小结：
请学生回答问题：
1、为什么要引入机械效率？怎样表示机械效率？
2、做过“测算滑轮组机械效率”的实验后，你认为提高滑轮组机械效率有哪些可行的措施？
四、课堂练习
1、在物理学中，把完成某项任务时有 的功，叫做有用功；把
的功，叫做额外功。 叫做总功。
2、同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时，提出了下列假设：
（1）滑轮组机械效率可能与滑轮组重有关。
（2）滑轮组机械高低可能与被提升物重有关。
（3）滑轮组机械效率可能与物体提升高度有关。
（4）滑轮组机械效率高低可能与承重绳子段数有关。
然后一位同学设计了如图所示的两个滑轮组，进行对比实验来证明提出的假设，则该实验验证的假设是（ ）
A、（1） B 、（2） C 、（3） D、 （4）
五、布置作业：
课文第48页自我评价与作业第1、2、3、4题。
板书设计：
13.3 如何提高滑轮组的机械效率
一、什么是有用功、额外功
有用功：把完成某项任务时有实用价值的功，叫做有用功。
额外功：把无实用价值而又不得不做的功，叫做额外功。
总功：有用功和额外功之和是总功。
二、什么是机械效率
1、概念：有用功占总功的比例。
2、公式：η＝（W有用/W总）×100?
三、如何提高滑轮组的机械效率
1、减小动滑轮的重。
2、增加物重。
