第4节 人与机械
一、功率与机械效率
教师：功率的大小是衡量一个机械做功能力的重要物理量，功率越大说明该机械单位时间内做的功就越多，那是不是功率越大的机械就越好呢？
大家不妨思考这样一个我们熟悉的例子：是不是学习时间越长的同学，学习成绩就越好呢？事实是不一定的，为什么呢？除了要有时间保证，还要有科学的学习方法，有较高的学习效率才可以。由此联想到机械做功是否也有一个效率问题呢？
（提出悬念，引发思考，让学生在初中学习的机械效率基础上，通过阅读教材P16内容，经过思考、整理、归纳得出结论，实现初、高中物理知识的衔接和平稳过渡。）
1.机械效率的计算：η=（板书）
教师：如何理解“机械效率”呢？请举例说明有用功、额外功和总功。
预测学生结合初中所学可能列举的实例有：
（1）利用滑轮组在竖直方向提高重物，克服重物的重力所做的功是有用功，即W有用=G物h；克服滑轮与其转轴之间的摩擦力做功、克服动滑轮及绳子重力所做的功是额外功。
（2）利用滑轮组在水平方向匀速移动物体，克服物体所受阻力做的功是有用功，即W有用=f阻s；克服滑轮与其转轴之间的摩擦力做功是额外功。
（3）利用滑轮组在斜面上移动重物，克服重物的重力所做的功是有用功，即W有用=G物h；克服滑轮与其转轴之间的摩擦力做功、克服动滑轮及绳子重力所做的功是额外功。
（4）……
说明：对学生所举的各种实例可能有问题或不完整，教师应鼓励学生在交流中补充完善自己的认识。
教师：上述实例中，我们把重物提高到一定高度，或在水平、斜面上使重物移动一定的距离，就是我们使用简单机械的目的，对使用机械是有利用价值的，所做的功是有用功；而滑轮组克服滑轮与其转轴之间的摩擦力做功、提升重物过程中克服动滑轮及绳子重力所做的功等是额外功；作用在机械上的动力对机械做的功就是总功，即W总=F动s，或W总=W有用+W额外。
教师：机械效率是不是总小于1？
学生经分析不难得出正确的答案：是的，因为W有用总是要小于W总。
教师：引入机械效率的物理意义是什么？它和功率又有什么区别呢？
（提出问题，引发思考和比较，让学生通过阅读教材P16～P17内容，经过思考、归纳、自主得出结论，体现新课程中提倡的自主性学习。）
2.功率和机械效率的区别：功率是表示做功的快慢；机械效率是表示机械对总能量的利用率。它们之间没有什么必然的联系。（板书）
教师：机械效率是表示机械做功或利用机械实现能量转化的有效程度的物理量，机械效率越高，有用功所占的比例就越多，额外功所占的比例就越少，同学们能否找到提高机械效率的例子呢？
（让学生列举例子，并归类总结）
预测学生可能列举的实例有：
（1）在建筑工地上把一车水泥运到楼顶，采用吊车比工人用手搬运省时、省力，提高工作效率。
（2）用水泵抽水比人工提水灌溉农田省时、省力，提高工作效率。
（3）乘自动扶梯或电梯上楼比直接走上楼更省时、更轻松。
（4）……
二、机械的使用
1、机械使用的意义
教师：我们生活中无处不在使用着机械，可以说人类已经很难离开机械了，那么人类使用机械的目的是什么呢？
预测学生的回答可能有：
（1）可以代替人力做功
（2）可以完成超越人力的工作
（3）可以使人们的工作变得更轻松更有效率
（4）……
说明：让学生通过思考自己身边所熟悉的问题，认识机械的使用和人们的生活息息相关，从而认识到提高机械效率具有十分重要的意义，增强效率意识。
