主题与背景：机械效率这一节的学习是整个初三学习的高潮，只要认真理解物理概念，把握物理规律，巧妙利用公式变形，这一部分内容是不难梳理的，反而能夯实完整的力学体系，夯实物理逻辑思维。情景描述：本节课通过具体的情景让学生知道有用功、额外功、总功；通过对机械效率的学习，让学生对效率问题在更广阔的背景下有个初步的概念，使学生把物理学习与自己的生活实际联系起来，具体于任何事情都要注意效率的科学态度。科学研究中在处理问题时，往往要把复杂的问题，在一定条件下简化，得出结论；又在这个基础上，联系实际把结论加以扩展充实。这是物理研究中常用的科学方法。教学目标知识与技能1.知道有用功、额外功、总功2.理解机械效率，会计算机械效率过程与方法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.学习根据实验数据分析、归纳简单的科学规律情感态度与价值观 提高机械效率不仅有重要的经济意义，而且增强人的效率意识，讲求效率正是现代人应该具备的观念。重点 正确理解有用功、额外功的含义。 难点 引入机械效率的概念， 教法 情境探索法 教学过程 （一） 提出问题──科学探究的前提 研讨：在上一节"功的原理"曾经学过，使用机械时，人们所做的功，都等于不同机械而直接用手所做的功。条件是什么？ －不计机械重及摩擦 。从生活走向物理是新课程的理念之一，学生能根据生活经验对问题做出合理的判断。（二） 猜想──科学结论的先导研讨：以滑轮组提升重物做功为例，动力对绳子做的功等于滑轮组提升重物做的功。若动滑轮很重，绳与动滑轮间的摩擦较大时，动力对绳子做的功还等于滑轮组提升重物所做的功吗？我们有没有办法知道"两功"是否相等呢？ 生：思考与猜测……（三） 制定计划与设计实验──科学探究的具体化、程序化鼓励学生大胆制定计划与设计实验，展开“动动脑筋”的大比拼，你争我赶，产生浓厚的学习兴趣。（四）进行实验与收集数据──科学事实是进行科学分析的根据可以用滑轮组提升重物匀速上升一定的高度，分别测出物重g、拉力f、物体上升的高度h、绳子自由端移动的距离s；根据功的计算公式，再分别计算出动力对绳子做的功（w＝f·s），动滑轮提升重物做的功（w＝g·h），两者相比较就可以知道"两功"是否相等。此时，再进行小组比赛，看哪个组完成的又快又好。组别w=ghw=fsw_w 结论1 2 3 （五） 分析与论证──“实验后的思考有时比实验本身更重要！──牛顿” 研讨：这究竟是怎么回事呢？这难道与功的原理内容相矛盾吗？（讨论分析，教师引导）学生有了实验的基础踊跃发言：利用滑轮组提升重物做功时，我们除了提升重物外，还将动滑轮提升了一段距离，所以，人作的功除了提升重物做功之外，还必须克服动滑轮的重力、摩擦力（实验存在）而作功。前面学习功的原理时没有考虑这"两力"的影响，所以上述实验结论是功的原理在实际中的应用。在使用杠杆、动滑轮等机械时也有同样的结论。点睛：从实验和上面的分析我们知道：利用机械时，机械直接对物体做的功只是动力对机械做功的一部分。机械直接对物体做的功是我们完成做功的目的，是想做、有用的功（w有用），而克服机械本身的重力及机械部件间的摩擦所做的功，这是我们不想做的、无用的但又不得不额外做的功（w额外）。有用功与额外功之和就是机械克服全部阻力所做的功，这也是要求动力总共所做的功（w总）。即w总＝w有＋w额。（六） 应用──体现知识的价值知识应用体现从物质走向社会，同时也渗透“科学是一把双刃剑”，培养学生辩证的科学观。研讨：在使用机械时有用功只占总功的一部分，我们总希望有用功在总功中所占的比值越大越好（额外功所占的比值越小越好）。不同机械、不同的使用情况，比值是不等的，比值的高低是机械性能优劣、质量好差的重要标志之一。如何比较呢？引入新的物理量，那就是机械效率（η），用它来表示有用功在总功中所占比值的大小。：由机械效率的含义，我们能否写出它的表示式？机械效率增大，但总是小于1。机械效率只有值的大小而无单位。为什么机械效率η＜1？若η＞1 说明什么？使用机械时，除了要作想作的有用功外，还不得不克服额外阻力作功。如（讨论、教师引导、分析）提高机械效率的途径：一是增加有用功在总功的比例（增加物重）；二是减少额外功在总功的比例（减轻机械结构，减少部件间的摩擦）机械效率的概念可以很容易地扩充到一般的效率概念。让学生议议：除了用机械做功有个效率问题外，干别的事情有没有效率问题。一家人吃饭，能不能把每粒米都吃到肚子里去？用铅笔写字，一支铅笔的铅芯都能完全利用吗？等等。让学生想想这些问题，在更广阔的背景下对效率问题有个初步观念，有助于学生把物理学习与自己的生活联系起来，并初步培养他们干任何事情都要注意效率的科学态度。问题讨论：某人用图2所示的滑轮组提起1200牛的重物上升2米，所用的拉力是500牛，①求：此人所做的有用功、总功、机械效率分别是多少？②若克服摩擦所做的功是400焦耳，求动滑轮的重力是多少？此问题充分考察了本节课的教学内容，教师对学生及学生对自己学习的情况有充分的了解。诠释与研究： 通过这节课的教学，我认识到，必须大量的结合学生的实际，进行探究性实验，让他们真实体验研究的过程，他们才真正的有兴趣，才能真正的从考试的压迫下解放出来。以上我们讨论了机械的效率，其实在日常的生产、生活中，“效率”的含义很广泛。我们做任何事情都有一个效率问题。我们生活的社会是一个现代化的社会，是讲效率的社会，时时、事事、处处都要求高效率，以尽可能少的消耗去取得尽可能多的效益。我们在学习中，也应注意学习的效率，特别是提高45分钟的课堂效率，这是我们掌握知识、提高能力的重要方法。
详细介绍：
实验：测滑轮组的机械效率教案示例之三
（孙大栋）
教学题目四、实验：测滑轮组的机械效率。
教学自的通过学生实验，使学生进一步明确机械效率取决于有用功在总功里所占的成分，（即百分比）从而了解提高机械效率的途径。
教学器材刻度尺、钩码、弹簧秤、铁架台、一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组、两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组、长约2米的细绳。
教学方法学生实验与讨论。
教学内容
首先讨论上节课留的课外作业，指出：
1.提高机械效率的方法是尽可能减少额外功，即减少克服额外阻力所做的功。
2.p171想想议议
克服水重所做的功为有用功，克服水桶、绳子重所做的功为额外功。
从井里捞水桶时，克服水桶重所做的功为有用功，克服水桶里所带的水以及绳子重所做的功为额外功。
通过对以上问题的讨论，可见有用功，额外功主要取决于我们做功的目的性，加以区别，不是固定不变的。
【例如】我们用车推货物而做功，由于货物重而影响的摩擦力，克服这个摩擦阻力所做的功为有用，但由于车重而影响的摩擦力，克服这个摩擦阻力而做的功就是额外的功。
引言：本节课我们要通过测滑轮的机械效率，要进一步明确决定机械效率的两个条件，通过几个不同的方法所测定的效率，进一步认识提高机械效率的实际意义。
学会测定滑轮组机械效率的一些技术性问题。
实验中注意事项；
1.在实验中要将距离测量的准确些。
2.注意会将细绳绕在滑轮上。
2.尽可能在竖直方向上使用弹簧秤。
4.注意弹簧秤的示数要用牛顿表示。
5.拉动的过程中，尽可能使物体匀速上升。
6.可将各数据填入书中表格内。
7.注意分析实验中所出现误差的原因。
小结：
通过学生实验，教师巡视纠正实验中所存在的问题。指出有用功还可以这样来求得，
作业：p176—177，8、9。
【说明】这个教案基本上是提纲式的，建议新教师要把实验过程再写详细些。
实验：测滑轮组的机械效率教案示例之三
目 标
1.知识与技能
了解什么是有用功、额外功和总功。
理解什么是机械效率。
2.过程与方法
通过参与探究斜面机械效率的活动，学习拟订简单的科学探究计划和实验方案。
说明与建议
有用功和总功
首先让学生看课本图14.4-1，弄明白三幅画的意思，然后讨论用图中三种不同方法，把100n重的沙子运上三楼，哪种办法最好。学生可能对第二、三两种方法的区别不太理解，可引导学生注意桶的重量与口袋重量的不同。然后引导学生分析每种情况需要做的功，引出有用功、额外功、总功的概念。
想想议议
这里意在使学生加深了解有用功、额外功的概念。实际使用机械时，人们总是希望额外功少些。杠杆、起重机、电梯等所有机械都有一些是有用功，一些是额外功。通过讨论，让学生明白什么是有用功，什么是额外功。
机械效率
为了使学生明白为什么要引入机械效率这一概念，懂得机械效率的意义，在讲述有用功和额外功之后，应强调指出，使用机械做功，为了工作需要以及不可避免地存在摩擦等原因，额外功是不可避免的。例如用水桶从井里提水，目的是把水提上来，所以提水的功是有用功，提桶的功是额外功，而为了把水提上来，水桶是不可缺少的。额外功是我们不需要的，它白白浪费能量，因此应尽量减小它。使用不同的机械来提起物体，我们希望做的额外功越少越好，或者说，有用功与总功越接近越好。不同机器这方面的差别，通常用有用功在总功中占的百分比来表示，叫做机械效率，给出机械效率的公式。一台机器所做的有用功与总功越接近，这台机器的机械效率就越高。
课本列举了一个计算机械效率的例题，意在练习机械效率公式的应用，使学生加深认识有用功和总功的概念。
最后指出，提高机械效率有重要的经济意义，可以减少能耗，降低生产成本，应对这个问题重视。还可以让学生议议：除了用机械做功有个效率问题外，干别的事情有没有效率问题，在更广阔的背景下对效率问题有个初步观念。
探究 斜面的机械效率
这个探究的目的是让学生学习测量斜面的机械效率，通过探究加深对机械效率的理解，摩擦是影响机械效率的重要因素之一，同时让学生进一步认识利用斜面也可以省力。
教师在引导学生提出问题后，要让学生独立完成探究过程。同时还可用粗糙程度不同的斜面，进一步探究摩擦对机械效率的影响。
动手动脑学物理
1.有用功是14400j，总功是24000j，机械效率是60％，起重机提升装货物用的容器所做的功、各部件之间的摩擦做功等都是额外功。
2.略。
3.提高机械效率的主要办法是：改进机械的结构，例如提水时用容积较大而重量较轻的水桶等；按规程进行保养、合理使用以减小摩擦。
【进入情境观察思考】创设实验情境：（学生分组实验并观察思考）请利用所给定的滑轮组，进一步验证功的原理。（装置之一如右图）说明：这一装置与一般的实际应用的滑轮组的装置非常类似，所以在现实生活中具体普遍意义。在这一实验在，实验的操作及设计问题在功的原理那一节已经完成了，相信学生能够非常顺利地完全这一实验。但很明显，这个实验存在额外功的问题，也就是说这一机械有机械效率的问题。这才是创设这一实验情境的最终目标所在。【确定矛盾提出问题】1.比较外力对机械所做的功与机械克服阻力所做的功的大小。说明：这是特别提请学生注意的是：很多学生把机械克服阻力所做的功与机械克服重物所做的功相混淆。这是一个概念性的理解问题。所以严格地讲，上述的这一问题是上述实验所没办法解决的。所以这给学生留下一个强烈的思维矛盾。2.比较外力对机械所做的功与机械克服重物重力所做的功的大小。（实验结果：外力对机械所做的功大于机械克服物重所做的功）3.得出上述的实验结果，你有什么认识？（可能这时学生的感想和不同意见很多，但教师应把他归纳到下面这一点上）（外力直接对物体所做的功比利用机械时外力对机械所做的功要小）说明：这时的学生的思维矛盾更加激化了：既然使用机械反而费功，为什么在生产与生活中还要不断地大量使用机械呢？学生的这种“使用机械就能达到省功目的的”日常生活错误经验经常在学生的思维在作怪，这也是学生的思维产生矛盾与激化的原因所在。让学生明白：使用任何一种机械都不能省功（就是自然界中的普遍规律——功的原理决定的）。4.几个概念的界定： （1）机械克服有用阻力所做的功叫有用功，用w有表示。（学生举例：如上述实验中的机械克服重物做的功）（2）外力对机械所做的功叫总功，用w总表示。（学生举例：如上述实验中的手拉绳子所做的功）5.提出问题：对于机械来说，有用功在总功中的比例具有很重要的现实意义。（提出机械效率的概念）说明：这一个环节的最终目的不是要得到什么规律，只不过让学生学会探究机械效率在机械使用过程中的作用罢了。【全面分析确定假说】 不必须确定假说【制定计划实验研究】1.实验目的：对于同一机械对不同物体做功时的机械效率探究和不同机械对同一物体做功的探究。说明：这一实验过程的提出就是为了进一步探究机械效率在机械使用过程中的应用，故要求学生进一步探究同一机械在不同情况下的机械效率及同一物体被不同机械做功的机械效率问题。2.实验过程分析： （1）研究机械效率问题无非是知道有用功与总功的比值问题； （2）同一个重物被不同的机械做功（可以是同一滑轮组，但绳子绕法不同）；同一机械对不同的重物做功。3.四个实验过程的装置如右图所示： 说明：对实验装置的设计蕴藏着非常严密的逻辑思维与有创造性的发散思维，述的四个实验可以要求学生自己设计，以可以在教师所设计的实验设计方案的初步框架中让学生完成。具体所要求的难度大小由学生的具体程度而定，不强求统一。上述的四个实验装置的设计可以是多样性的，不要拘泥于一种形式。最具体说服力的是各种各样的形式都有涉及到。4.学生分组实验，并记录实验数据【分析现象解释数据】1.要求每一小组的学生对所得的实验数据进行列表处理。 外力（n）重物（n）（可以是其它）外力通过距离（厘米）重物通过距离（厘米）外力对机械做的功（焦）机机械克服有用阻力做的功（焦）机械效率机械1对物体1做功 机械1对物体2做功 机械2对物体上做功 机械2对物体2做功 说明：对实验现象或数据转化为图表是种重要的对实验现象进行处理的能力，要不断地培养学生这方面的能力。2.小组内学生对实验现象或数据进行交流讨论，并派一名代表进行表述。【提出结论评价预测】1.学生得出结论：同一机械对不同物体做功的机械效率是不同的，不同的机械对同一种物体做功的机械效率也是不同的。机械效率是衡量一种机械的性能的重要物理量。2.对上述的实验过程进行评述： （1）实验过程的必须考虑的因素有？（2）机械效率的物理意义？3.评价现实问题： （1）有人说越省力的机械，其机械效率就越高，此话是否正确？为什么？ （2）使用机械总要做额外功，为什么还要用机械呢？【彼此讨论交流结果】学生彼此交流实验结果。
（一）教材：人教社九年义务教育初中物理第一册
（二）教学要求
（l）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。
（三）教具
滑轮、钩码、线、弹簧秤、铁架台、刻度尺。
（四）教学过程
一、复习提问
1.功的原理是什么？
2.演示（按图1装置）并提问。
用图1的滑轮来提升重5牛的物体，应用功的原理求在细绳端需要加多大的拉力？（动滑轮重忽略不计）
要求一名学生板演，其他学生在笔记本上演算，教师讲评并给出正确解答。
二、进行新课
1.有用功、额外功和总功
（1）演示实验
用弹簧秤匀速拉动绳端，使重物G升高。从弹簧秤读出拉力F的值，用刻度尺测出重物提升的高度h和弹簧秤移动的距离s。以下边讲边板书：
“实验数值G＝5牛，h＝0.5米，F＝3牛，s＝1米。
弹簧秤的拉力（动力）对动滑轮做的功：W动＝F·s＝3牛×1米＝3焦，
提高重物，动滑轮克服阻力做的功：W阻＝G·h＝5牛×0.5米＝2.5焦”
（2）提问：由实验可以看到W动＞W阻，这是为什么？
学生回答，教师总结：前面研究简单机械和功的原理时，我们没有考虑摩擦，没有考虑使用动滑轮提升重物时动滑轮本身重等因素，是理想情况。实际上，我们用动滑轮等简单机械提升重物时，由于要克服摩擦以及不得不把动滑轮一起提升，这时我们用的力（动力）就比没有摩擦时要大（该实验中，理想情况下拉力是2.5牛，而实际的拉力是3牛）。做的功要比没有摩擦时大一些（该实验中，不考虑摩擦时动力做的功是2.5焦，而实际动力对滑轮做的功是3焦）。
（3）总结并边讲边板书
①在用动滑轮提高重物的实验中，用来提高物体的功对我们是有用的，是必须做的。
板书：“1.有用功（W有用）：利用机械工作时对人们有用的功叫有用功”（注意，本节标题暂不出）
问：本实验中的有用功是多少？答：W有＝G·h＝5牛×0.5米＝2.5焦。
②本实验中，用来克服摩擦做的功、把动滑轮提升0.5米做的功对我们没有用，但又不得不做的功，这种功叫额外功。使用任何机械做额外功是不可避免的。
板书：“2.额外功（W额外）：对人们没有用，但又不得不做的功叫做额外功”
③本实验中，有用功加额外功是总共做的功，叫总功。
板书：“3.总功（W总）：有用功与额外功的总和叫总功”
问：本实验中总功W总＝？
答：W总＝F·s＝F·2h＝3牛×1米＝3焦。
问：本实验中做的额外功是多少？
答：W额外＝W总－W有用＝3焦－2.5焦＝0.5焦。
2.机械效率
问：根据以上实验，你能算出有用功在总功中占的百分比吗？
学生演算，答出计算过程和结果。
答：83.3％。
教师小结并板书：“4.机械效率：有用功跟总功的比值叫机械效率”
板书：补写本节标题：“三、机械效率”
有用功总小于总功，所以机械效率总小于1”
教师指出：表示机械效率的字母的读音。机械效率用百分数表示，没有单位。
问：某起重机的机械效率是70%，它表示什么意思？
答：使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是70%，也可以说有用功在总功中占有70%，另30％做的是额外功。
3.提高机械效率
阅读课本提高机械效率一段，小结要点，指出采取减小额外功是提高机械效率的有效方法。
三、巩固练习
例题：用图2所示滑轮组把重600牛的货物匀速提高2米，所用的拉力是375牛，求总功、有用功和这个滑轮组的机械效率。
要求学生板演，教师讲评。
教师小结：解答这类问题首先要认真审题，弄清已知条件。其次要注意，用滑轮组提起货物的高度与人把绳子末端拉下的距离之间的关系。还要分清总功和有用功。总功是人利用滑轮提升货物时总共做的功，也就是人拉绳子的力做的功（或说动力对滑轮组做的功），计算时，功（W总）＝拉力（F）×绳端所通过的距离（s）。有用功是指滑轮组克服货物所受重力竖直升高所做的功，计算时，有用功（W有用）＝F·s。因为货物匀速上升，所以滑轮对货物拉力的大小等于货物重，即F＝G。货物提升的高度s用字母h表示（要与动力通过的距离s加以区分）。所以，有用功（W有用）＝货物重（G）×货物提升ツ高度（h）。
应该指出，在涉及机械效率问题时，功的原理也是适用的。这时动力所做的功等于机械克服阻力所做的功。使用机械时仍不省功，而且还要不可避免地做额外功。
四、布置作业 ：1.课本章后习题8，要求计算出总功、有用功、机械效率。根据计算结果答出哪些说法正确。
2.预习课本实验：测滑轮组的机械效率。
（孙大栋）
教学题目 四、实验：测滑轮组的机械效率。
教学自的 通过学生实验，使学生进一步明确机械效率取决于有用功在总功里所占的成分，（即百分比）从而了解提高机械效率的途径。
教学器材 刻度尺、钩码、弹簧秤、铁架台、一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组、两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组、长约2米的细绳。
教学方法 学生实验与讨论。
教学内容
首先讨论上节课留的课外作业 ，指出：
1.提高机械效率的方法是尽可能减少额外功，即减少克服额外阻力所做的功。
2.P171想想议议
克服水重所做的功为有用功，克服水桶、绳子重所做的功为额外功。
从井里捞水桶时，克服水桶重所做的功为有用功，克服水桶里所带的水以及绳子重所做的功为额外功。
通过对以上问题的讨论，可见有用功，额外功主要取决于我们做功的目的性，加以区别，不是固定不变的。
【例如】我们用车推货物而做功，由于货物重而影响的摩擦力，克服这个摩擦阻力所做的功为有用，但由于车重而影响的摩擦力，克服这个摩擦阻力而做的功就是额外的功。
引言：本节课我们要通过测滑轮的机械效率，要进一步明确决定机械效率的两个条件，通过几个不同的方法所测定的效率，进一步认识提高机械效率的实际意义。
学会测定滑轮组机械效率的一些技术性问题。
实验中注意事项；
1.在实验中要将距离测量的准确些。
2.注意会将细绳绕在滑轮上。
2.尽可能在竖直方向上使用弹簧秤。
4.注意弹簧秤的示数要用牛顿表示。
5.拉动的过程中，尽可能使物体匀速上升。
6.可将各数据填入书中表格内。
7.注意分析实验中所出现误差的原因。
小结：
通过学生实验，教师巡视纠正实验中所存在的问题。指出有用功还可以这样来求得，
作业 ：P176—177，8、9。
【说明】这个教案基本上是提纲式的，建议新教师要把实验过程再写详细些。