2024-2025学年初中物理九年级上册（粤教版）配套教案 第十一章第3节如何提高机械效率.docx

第十一章机械功与机械能

第三节如何提高机械效率

设计说明

机械效率是在简单机械、功和功率等基础知识上构建起来的新概念，既是前面这些知识的延伸，又是后面学习热机效率等概念的基础。它和功率一样，也是反映机械做功性能的重要物理量，在生活和生产中有着非常实际的价值和意义。

教学时首先通过“活动1”，分析两个实际做功的场景：用滑轮组提起重物和利用挖掘机挖掘、搬运泥土，哪些功是我们需要的？哪些功是不得不额外做的？从中自然地引出有用功、额外功和总功三个概念，以及总功与有用功和额外功的关系。由此顺理成章地导出机械效率的定义，以及机械效率的公式，再引导学生讨论：“机械效率的数值会等于或大于1吗”，加深学生对机械效率的认识。“活动2”通过实验操作，学习实际测算滑轮组的机械效率，感受“同一机械其效率也不是恒定不变的”，最后讨论如何提高机械效率的方法。

教学目标

【知识与技能】

1.知道有用功、额外功和总功的含义，以及它们之间的关系。

2.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。

3.知道机械效率总小于1，知道提高机械效率的方法和意义。

【过程与方法】

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。

【情感态度和价值观】

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。

重点难点

教学重点

有用功、额外功、总功及机械效率的概念。

教学难点

同一机械的效率是可变的。

教学方法

实验探究及讨论、分析相结合的教学方法。

教具、学具

多媒体课件、铁架台、滑轮组（一个定滑轮和一个动滑轮组成）、细绳、钩码（每个重为2N）、弹簧测力计、刻度尺等。

授课时数

3课时

第1课时什么是机械效率

教学过程

导入新课

小明家最近买了一处新楼房，家在三楼。想把洗手间、厨房装修一下，需把沙子运到三楼。请同学们根据需要，选择器械帮助小明家解决这个问题，看看哪个小组选的办法最好？

【教师点拨】

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。

讲授新课

一、什么是有用功与额外功

1.投影出教材图11-16

【提问】

（1）在这两个情景中，力对哪些物体做了功？

（2）哪些功是我们为了达到特定目的必须要做的功？

（3）哪些功是我们不需要但又不得不做的功？

【教师点拨】

（1）对于教材图11-16(a)，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、绳子以及克服摩擦力所做的功是我们不需要但又不得不做的功。

（2）对于教材图11-16(b)，挖掘机对泥土、抓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，对抓斗以及克服摩擦力所做的功是我们不需要但又不得不做的功。

【想一想】

各种方案运输沙子时：

（1）力对哪些物体做了功？

（2）哪些功是我们为了达到特定目的必须要做的功？

（3）哪些功是我们不需要但又不得不做的功？

【教师点拨】

方案一：对沙子、桶做功，克服自身重力做功，其中对沙子做功是我们需要的功，对桶做功，克服自身重力做功是我们不需要但又不得不做的功。

方案二：对沙子、桶做功，克服摩擦做功，其中对沙子做功是我们需要的功，对桶做功，克服摩擦做功是我们不需要但又不得不做的功。

方案三：对沙子、桶和动滑轮做功，克服摩擦做功，其中对沙子做功是我们需要的功，对桶和动滑轮做功，克服摩擦做功是我们不需要但又不得不做的功。

方案四：对沙子、口袋和动滑轮做功，克服摩擦做功，其中对沙子做功是我们需要的功，对口袋和动滑轮做功，克服摩擦做功是我们不需要但又不得不做的功。

【归纳总结】

“有用功”“额外功”及“总功”的含义：

在做功过程中，我们需要的、有价值的功，称之为有用功。

我们不想做而不得不做的功，称之为无用功或额外功。额外功虽然是我们不需要的，但为了完成目的却又不能不做。

有用功与额外功的和我们称之为总功，是我们在完成目的时实际所做的功。即W总

【教师点拨】在实际用机械做功时，总功也等于动力对机械做的功。

【想一想】分析下列情况中的有用功、额外功、总功。

（1）用桶从井中提水。

（2）桶掉到井里，把桶从井中捞起。

（3）用桶把水提到楼上去。

【教师点拨】

（1）目的是把水提上来，所以提升水做的功是有用功，对桶做的功是额外功，对水和桶做的功是总功。

（2）目的是把桶捞上来，所以对桶做的功是有用功，对水做的功是额外功，对桶和水做的功是总功。

（3）目的是把水提到楼上，所以对水做的功是有用功，对桶和人所做的功是额外功，对水、桶和人做的功是总功。

【拓展】分析利用各种简单机械做功时的有用功、额外功、总功。

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