人教版8下物理12.3机械效率（导学案）（解析版）

人教版八年级物理（下册）第十二章简单机械第3节机械效率（导学案）【学习目标】1、能结合实例分析什么是有用功、额外功和总功；2、理解机械效率的概念，会利用公式η=W有用/W总进行有关计算，知道机械效率小于1；3、经历测量机械效率的过程，通过参与探究斜面的机械效率的活动，学习拟定简单的科学探究计划和实验方案。【学习重难点】学习重点：机械效率的概念和有关计算学习难点：测量滑轮组的机械效率【学习过程】学习任务一：使用动滑轮是否省功学生活动：观看演示实验，完成以下表格的填写，小组讨论，得出实验结论G/Nh/mW有用/JF/Ns/mW总/J【结论】使用动滑轮比直接提升物体不省功。【推论】使用任何机械都不省功。（功的原理）学习任务二：机械的三种功问题：人们在使用机械的时候，为什么会比直接拉物体多做一些功呢？学生活动：结合问题，阅读课本相关内容，完成以下填空。1、有用功W有：为了满足人们需要所做的功。2、额外功W额：克服滑轮的重力和摩擦力所做的功（人们不需要但又不得不做的功）。3、总功W总：有用功和额外功之和（动力所做的功）。W总＝W有＋W额【及时反馈1】1、用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功？提水所做的功是有用功，提水桶所做的功是额外功。2、如果桶掉到井里，从井里捞桶的时候，捞上的桶里带了一些水，这种情况下哪部分是有用功，哪部分是额外功？提水桶所做的功是有用功，提水所做的功是额外功。学习任务三：机械效率学生小组讨论：1．机械效率有单位吗？2．为什么机械效率没有大于1的？【小结】对于实际机械，不可避免地有摩擦，于是总是有额外功存在，所以η＜1。【例题】如图，忽略绳重和摩擦，用拉力F拉着10N的重物匀速上升，绳子自由端移动1m，动滑轮重力2N，求：（1）拉力F；（2）物体上升的距离；（3）有用功，总功，机械效率。学习任务四：测量滑轮组的机械效率问题：如何测量滑轮组的机械效率小组任务：结合课本，讨论，完成以下内容，进行实验，完成讨论部分内容。1．实验原理：2．器材：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和弹簧测力计移动的距离s，将这三个量填入表格。④算出有用功W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）η1

2

3

4

讨论：1、比较三次实验中测得的机械效率相同吗？2、分析影响滑轮组机械效率的因素是什么？3、怎样提高机械效率？【课堂小结】结合板书，进行本节课小结【课堂检测】1．生产和生活中经常使用各种机械，在使用机械时，下列说法中正确的是（）A．可以省力、同时也可以省功B．可以省力或省距离，但不能省功C．只有在费力情况时才能省功D．可以省距离，同时也可以省功【答案】B【详解】ACD．使用任何机械都不能省功，故ACD错误；B．使用机械可以省力、省距离或改变力的方向，但都不能省功，故B正确。故选B。2．如图是轱辘取水的装置，下列说法错误的是（）A．该装置能够省力B．提水时克服摩擦做的功是额外功C．该装置能够省功D．提水时克服水的重力做的功是有用功【答案】C【详解】A．轱辘是一种变形的杠杆，在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，所以该装置能够省力，A正确，故A不符合题意；B．提水时，目的是提水，所以对水做的功是有用功，克服摩擦做的功是无用但又不得不做的功，所以提水时克服摩擦做的功是额外功，B正确，故B不符合题意；C．使用任何机械都不省功，C错误，故C符合题意；D．提水时，目的是提水，所以对水做的功是有用功，D正确，故D不符合题意。故选C。3．如图所示用滑轮组提升物体。测得物体重力为3N，滑轮组在1s内将物体匀速提升0.2m，绳子自由端拉力F为2N，不计绳重和轮轴间的摩擦。关于此过程，下列判断正确的是（）A．动滑轮重力为0.8N B．滑轮组做的有用功为1.2JC．滑轮组的机械效率为75% D．绳子自由端移动的速度为1m/s【答案】C【详解】A．不计绳重和摩擦，由于拉力所以，动滑轮的重力G动=nF-G=2×2N-3N=1N故A错误；B．根据题意知道，有用功W有用=Gh=3N×0.2m=0.6J故B错误；C．由图知道n=2则绳子自由端移动的距离s=nh=2×0.2m=0.4m拉力做的功为W总=Fs=2N×0.4m=0.8J此时滑轮组的机械效率为故C正确；D．绳子自由端移动的速度为故D错误。故选C。4．如图所示，固定斜面长5m、高2.5m，木箱重150N。小明用100N的推力沿斜面向上推木箱，使木箱沿斜面匀速从底端运动到顶端的过程中，下列判断正确的是（）

A．使用斜面既可以省力也可以省功B．小明克服木箱重力做的功为250JC．斜面的机械效率为50%D．小明克服斜面摩擦力做的功为125J【答案】D【详解】A．使用斜面时可以省力，由于要克服摩擦力做额外功，要多做功，所以不能省功，故A错误；B．小明克服木箱重力做的有用功故B错误；C．推力做的总功斜面的机械效率故C错误；D．小明克服斜面摩擦力做的额外功故D正确。故选D。5．在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小刚用如图所示滑轮组进行了三次实验，实验数据如表所示。实验序号物重G/N物体上升的高度h/m拉力F/N绳端移动的距离s/m机械效率①40.31.80.974.1%②60.32.60.976.9%③80.33.30.9

（1）本实验中用到的测量工具有___________和___________；（2）在第②次实验中，做的有用功是___________J，额外功是___________J；（3）第③次实验中滑轮组的机械效率是___________（结果保留至0.1%）；（4）通过分析实验数据可以得出：同一滑轮组提升的物重增大，机械效率将___________（均选填“增大”、“减小”或“不变”）；（5）若弹簧测力计没有竖直向上拉，则测得的机械效率将___________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。【答案】弹簧测力计刻度尺1.80.5480.8增大偏小【详解】（1）[1][2]实验中需要测量物体的重力、拉力以及物体上升的高度，因此实验中需要弹簧测力计和刻度尺。（2）[3]根据图示和记录表格可知，动滑轮上绳子的股数为3，s＝nh，第②次实验中滑轮组的有用功[4]总功额外功（3）[5]第③次实验中滑轮组的机械效率（4）[6]根据表中数据可知同一滑轮组提升物体，物