人教版八年级第十二章简单机械
第4节《机械效率》导学案
【学习目标】
1．知道什么是有用功、额外功和总功.
2．知道什么叫机械效率，知道计算公式，知道械效率总小于1.
3．知道提高机械效率的意义和主要方法.
【学习重点】
1．能结合实例认识什么是有用功、额外功、总功.
2．理解机械效率.
【学习难点】影响滑轮组的机械效率的因素
【自主预习】
1.有用功是对人们有用的功.提升重物时，W有用＝____，额外功是对____目的没有用，但又不得不做的功.总功是人对机械所做的功，W总=____.
2.机械效率的概念：物理学中，将有用功与总功的____叫做机械效率.公式：η＝____；有用功总小于总功，所以机械效率总小于____；机械效率用百分数表示，没有单位.
3.要提高机械效率，就得减小____功，一般可以减小机械____、减小机件间的____等.
【探究新知】
探究点一有用功和额外功
（一）探究使用动滑轮是否省功
1.按照如图所示的方法进行实验.
（1）用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，如图甲所示，计算拉力所做的功.
（2）用弹簧测力计和一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，如图乙所示，再次计算拉力所做的功.
比较两次弹簧测力计拉力所做的功，你能发现什么?找出原因.
将数据记录在表格中.
做功方式
拉力
F/N
拉力移动的
距离s/m
拉力做的
功W/J
直接提升
2个钩码
用动滑轮提
升2个钩码
2.分析实验数据可知，使用动滑轮提升钩码所做的功________.
归纳：使用任何机械都________.
3.小组合作学习：讨论为什么使用动滑轮提升钩码做的功比直接用手提升钩码做的功多.
归纳：使用动滑轮轮时，不可避免地要克服____重力、____重力做功，还要克服____做功，所以使用动滑轮所做的功多.
（二）有用功和额外功.
1.小组合作学习：阅读课本，然后讨论使用动滑轮提升钩码时，哪些是我们需要做的功？哪些是我们不需要、但又不得不做的功？
归纳：
（1）有用功：提升重物时，将重物提升一定高度所做的功，叫做有用功，用W有用表示.有用功是为了达到某一目的而要做的功.
（2）额外功：若使用滑轮组提升重物，我们还不得不克服动滑轮本身所受的重力及摩擦力等因素的影响而多做一些功，这部分功叫做额外功，用W额表示.额外功是对人们没有用但又____做的功.
（3）总功：________的总和叫总功，用W总表示，W总=________.若使用滑轮组提升重物，则总功指拉力做的功，即动力做的功，即W=____.
2.【想想议议】
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？
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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？
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3.要把重100N的大米运上三楼.图中用了三种方法，怎样比较哪种方法好？
探究点二机械效率
自学课本，完成以下问题：
1.什么是机械效率？
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2.机械效率的公式？
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3.为什么机械效率总是小于100%？
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注：机械效率是标志机械做功性能的物理量，有用功占总功的比例越大，机械效率越高，这个机械的性能越好.
探究点三滑轮组机械效率的计算
1.用滑轮或滑轮组竖直拉动物体.
如图所示，利用滑轮组把重力为G的物体提高h.F为动力，s为绳子自由端移动的距离，n为承担重物的绳子段数.
小组合作学习：推导滑轮组机械效率的计算公式.
（1）机械效率：________.
（2）不计绳重、摩擦力时，机械效率：
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2.滑轮或滑轮组水平拉动物体（不计滑轮及绳重）
如图所示，使用滑轮或滑轮组用力F沿水平方向匀速拉动物体，物体与水平面的摩擦力为f，s绳为绳子自由端移动的距离，s物为物体移动的距离，n为动滑轮上的绳子段数.
机械效率：________.
3.例题小芳用图所示的滑轮组，将重为8N的物体匀速提升0.5m.已知动滑轮的重为2N，不计绳重和摩擦，分别计算：
（1））拉力F；（2））有用功；（3）绳子自由端移动的距离；（4））总功；（5）机械效率.
探究点四测量滑轮组的机械效率
小组合作学习：
1.测量滑轮组的机械效率，需要测量哪几个量？
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2.实验器材有哪些？
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3.怎样计算有用功？怎样计算总功？机械效率？
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4.实验步骤.
（1）用弹簧测力计测出钩码所受的重力G，按照图甲所示安装滑轮组，分别记下钩码和绳端的位置.
（2）如图乙所示，竖直匀速缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的值，并用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格.
（3）应用公式W有=Gh、W总=Fs、η＝EQ\F(W有,W总)分别求出有用功W有、总功W总、机械效率η，并填入表格.
（4）改变钩码的数量，再做两次上面的实验，如表格第1~3次实验.