第十二章 简单机械 第三节 机械效率1 教学目标1.1 知识与技能：•明确有用功、额外功、总功的概念•知道机械效率的意义•机械效率的公式及应用•测滑轮组的机械效率测斜面的机械效率1.2过程与方法：①通过师生互动，让学生理解有用功、额外功、总功。理解功的计算公式，知道功的原理和概念。②培养学生的观察能力。1.3 情感态度与价值观：①培养学生严谨的科学态度②培养学生的科学世界观。2 教学重点/难点/易考点2.1 教学重点有用功、总功、额外功的概念；机械效率的计算和怎样提高机械效率2.2 教学难点机械效率的计算和怎样提高机械效率3 专家建议第 1 页


机械效率应用公式，最重要的是分清楚有用功和总功，明白有用功、总功的概念利用所学知道如何提高机械效率。4 教学方法实验探究——归纳总结——补充讲解——练习提高5 教学用具多媒体，教学用直尺、斜面、杠杆、滑轮6 教学过程6.1 引入新课【师】我国的许多农村都没有自来水，人们为了食用水，要从井中打水，在从井中提水上来的过程中，人们对哪些物体做了功？【生】水桶、滑轮【师】这些功都是人们希望做的吗？对谁做的功才是有用的呢？【师】下面我们进行这样的一个实验来看看：以动滑轮为例，比较手拉绳做的功与动滑轮对重物做的功。设计方案：需测量的物理量和使用工具：【师】实验中需要注意哪些点？【生】测拉力时，应匀速拉动弹簧秤。还有绳自由端的拉力方向以竖直向上为宜，若方向向下，操作、读数均不方便。【师】接下来自己设计表格，进行多次实验，将实验数据填入表格。实验次数弹簧秤拉力（N）拉动距离（m）手对物体做功第 2 页


即动力）对动滑轮做的功叫做总功，6.2 新知
介绍一、有用功、额外功、总功【师】上面我们
已经介绍了有用功和额外供的定义了。那么接下来，为了熟悉有用功、额外功和总
共的概念，我们来看这样的案例。案例：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？如
图所示的三种方法供参考：第1种是人直接提着沙子上楼；第2种是把沙子放
进桶里，人通过动滑轮把沙子拉上楼；第3种是把沙子放进质量较小的袋子里
，人通过动滑轮把沙子拉上楼。【师】
请学生发表自己的见解，提出各种方案。并对各个方案进行讨论，比较优缺
点。【生】
经过讨论。第一种方法太不方便。第三种方法最好，因为它比第二种方法用的力
小。提升相同高度做的功少功有用。和额外功、总功【师】结合用动滑轮提升
沙子，请同学们观看提沙子过程的视频。思考：①在把
沙子从一楼运上三楼的过程中，每种方法中各对哪些物体做了功？②无
论他采取哪种方法都必须做的功是他对什么做的功？第 3 页
（物重G）得出结论：手拉绳做的功与动滑轮对重物做的功是_______(等或不等)的。结合我们课堂刚开始的提问，在上面的活动中，将钩码提升至一定的高度是我们的目的，所做的功叫做有用功，记作：W有用 ；在使用动滑轮提升重物时，需克服摩擦力作功，还要克服动滑轮的重力做功，这部分功虽然并非我们所需要的，但又不得不做，我们将它们叫做额外功，记作：W额外；如果把手的拉力（


几种不同的方法中他不愿做但又不得不做的功分别是什么？【
板书】一
般来说，有用功：机械对外所做的功额外功：机械克服自
身部件的重力和摩擦力所做的功总功：动力对机械所做的功。总功等
于有用功与额外功之和。【师】
前面实验中，正如各位同学所想的，第三种方法最好，因为第三种方法做的额外功最
少，总功最少。【师】
现在大家讨论：不使用机械直接提升物体做的功，与使用机械提升物体做的功一样吗？（手拉绳做的功与动滑轮对
沙子做的功相等吗？）如果通过实验探究这个问
题？设计实验方案：用手通过一
只弹簧测力计拉一个动滑轮，沿竖直方向匀速缓慢提
起重为G的钩码。为了探究上
述问题需要测量的物理量是：手对绳的拉力F、手移s动的距离、钩码的重力、钩码上升的高度h。改变
钩码的数量，重复上述次数设计表格，将实验数据填入表中。测量。手的拉力F/N手
移钩码上升高度s/m钩码重G/N动距离h/m123分
析实验数据：【师】①手拉绳所做的功与动滑轮拉钩码所做的功是
否相②哪一个做的功多一些？等？第 4 页
③在


为产生这一现象的原因是什么？分
析实验误差，指出要使重物重一些，误差就会小一些。【生】
回答问题：①不
相等②手拉绳做的功多③有摩擦，在提
起重物时还要提起、二动滑轮。机械效率【师】工作中，我们总是希望额外功
越少越好；也就是有用功在总功中所占的比例
越大越好。在物理学中，用机械效率表示有用功在总功中所占的比例。计算公式：三
者之间的关系：注意：对
于实际机械，由于总是有额外功存η在，＜1。【生】学生
讨论：1.机械效率有单
位吗？2．
为什么机械效率没有大于1的？3．
用小数和百分数来表达机械效率，你认为那种表达更好？通过多媒体
展示例题：利用如
图2所示的拉力作用下F=80N的滑轮组，在,将一个重为180N的物体匀速
举高1m，绳重、摩擦不计。求
：总功、有用功、额外功和滑轮组的机械效率。【师】如何测量滑轮组的机械效率；通过实验，探究机械效率的
求法：1．
实验原理：第 5 页
③你认


：刻度尺、钩码、弹簧测力计、铁架台、甲、乙两个滑轮组、长约2m的
细绳。3．步骤
：①用弹簧测力计测量钩码所
受的重力G并填入表格。②分
别记下钩码和弹簧测力计的位置。③缓慢
拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测力计
移s，将这三个量填入表格。④算出有用功W动的距离有用、总功 W总功、机械效率η并填入表格。实验次数G (N)h(m)W有用（J）F(N)s(m)W总（J）η1234【师】实验结论：1．
动滑轮重一定,物重越大，机械效率高。2．
物重一定，动滑轮越重，机械效率低。讨
论：如何提高滑轮组的机械效率？【生】得出：提高滑轮组的机械效率的
主要方法有：尽可能地增加物重，减小动滑轮重，减轻
绳重和滑轮转轴处械三、提高机的摩擦效率的方法1、提高机械效率的意义：
减少能耗，降低生产成本W2、当。有一定时,减少W额,可
提高效率.比如影响滑轮组效率的因素:有动滑轮和第 6 页
2．器材


之间的摩擦.所以,我们可以使用轻质材料做动滑轮或尽量减少动滑轮的个数；还
可通过加润滑油来减少轴处的摩擦及使用较细的绳子等措施,以此
来提高它的效率. 当W额一定时,增加W有,可适当
提高机械效率.比如,对于同一滑轮组(额外功不变),增加
机械效率, 就会越大,所提物体的重就会越高. 总
之,提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。对于滑轮组而言,要提高效率,可增加
有用功的同时尽量减小额外功.四
、机械效率的测量原理：【师】应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端
移动的距离S。器材
：除钩码、铁架台、滑轮、细线刻外还需度尺、弹簧测力计。步骤
：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。结论：
影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：①动滑轮
越重，个数越多则额外功相对就多。②提升重物
越重，做的有用功相对就多。③摩擦，若
各种摩擦越大做的额外功就多。绕线
方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。五
、机械效率与功率的区别功率是表
示机械做功的快慢,功率大只表示机械做功快；机械效率是表示机械对总功利用率高
低的物理量,效率高只表示.机械对总功的利用率高因此,功率大的机械不一定机械效率高。如
内燃机车的功率是4210W,但它的效率只有30—40%；
而机械效率高的机械它的功率不一定,如就大,儿童玩具汽车的电动机效率
可达80%,但功率只有几瓦.6.3 复
习总结和作用布置课堂知识点总结：有业功：定义：对人们有用的功。第 7 页
绳重；绳与轮


＝Gh（提升重物）=W总WW额=ηW总斜面：－有用=Gh额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功。公式：W额=W总
－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）斜面：W额=fL总功：定义：有用功
加公式：W额外功或动力所做的功总=W有用
＋W额=FS= W有用η斜面：／W总= fL+Gh=FL机械效率定义：有用功
跟总功的比值。意η物理即义 机械效率是表
示机械对总功利用率高低率物理量的若机械效.越大,表示该
率械对总功的利用机越高,即功械做的机用有占例它做的总功的所比越大,或
者说额外功占总功的比例也说越小,明该机械的性能. 越好提高机械效率方法：1.额外功不
变的情况下，增加有用功：增加物体的重。2.有用功不
变的情况下减少额外功：减少滑轮与绳子之间[1的摩擦。]课堂练习1、下
列说法正 C确的是（ ） A、机械的功率
越大，做功越多 B、机械的效率
越高，做功越快 C、机械的功率
越大，做功越快 D、有用功
越多，机械的效率越高2、
关于功、功�