师：同学们，欢迎进入八年级人教版物理第十二章第三节机械效率第一课时，这是我们今天的学习目标。一、能结合实验分析什么是有用功和总功。二、能说出机械效率的含义，知道机械效率小于 1。三、能利用机械效率的公式进行简单计算。同学们，如果要把一个物体提升一定高度，可以怎么做？
生：直接拉上去，利用杠杆、利用滑轮组、利用斜面。
师：使用机械和直接拉上去都能把物体提升一定高度，那使用机械提升物体做的功与直接提升物体做的功是否相同呢？我们以动滑轮为例，使用动滑轮提升物体能省力，那么使用动滑轮能否省功呢？要验证这个问题，我们要有比较，应该对哪两种情况进行比较？
生：使用动滑轮匀速提升物体和直接匀速提升物体。
师：对，我们要比较使用动滑轮匀速提升物体和直接匀速提升物体这两种情况。那么比较这两种情况时，需要控制什么物理量不变？
生：要控制两次实验提升的是同一物体，并且提升物体的高度相同。
师：对，要控制同一物体提升相同高度。那么计算上面两种情况所做的功需要测量什么物理量？
生：需要测量人的拉力和拉力方向上移动的距离。
师：对，使用动滑轮匀速提升物体要测量 f、s ，如图一所示；直接匀速提升同一物体要测量 f 撇、h ，如图 2 所示。要测量 f 和 f 撇需要用什么仪器？
生：需要用弹簧测力计。
师：要测量 s 和 h 需要用什么仪器？
生：需要用刻度尺。
师：因此这个实验的步骤是：一、用弹簧测力计并借助一个动滑轮将物体匀速提升一定的高度并记录实验数据。二、用弹簧测力计将同样的物体匀速提升相同的高度并记录实验数据。大家回忆一下，我们有没有测量过这两种情况的这些数据呢？
生：有，上一节我们就测量过这些数据。
师：在上一节探究动滑轮特点的实验中，我们得到了这些数据。如表格所示，根据表格提供的数据，请大家计算使用动滑轮时拉力所做的功，以及直接匀速提升物体时 f 撇做的功。我们一起来看一下，使用动滑轮时拉力所做的功 W1 = f×s = 0.9 牛×0.196 m = 0.1764 焦。直接匀速提升物体时，f 撇做的功 W2 = f 撇×h = 1.5 牛×0.098 米 = 0.147 焦 。结合图一和图 2，通过计算我们发现使用动滑轮 f 做的功，即输入功 W1 = 0.1764 焦，大于输出功 W2 = 0.147 焦，即 f 撇做的功。所以使用动滑轮不省功。若把同一物体提升同一高度，即输出功 W2 一定时，我们肯定希望输入功越少越好，即输出功 W2 占输入功 W1 的比例越高越好。这个比例就是机械效率。比例越大说明机械效率越高，说明达到同一目的消耗总能量越少，起节能作用。其中 W2 是不使用机械 f 撇所做的功，叫有用功，用 w 有用表示；输入功 W1 是使用机械 f 做的功，叫总功，用 w 总表示。机械效率就是有用功与总功的比值，用 η 表示。根据机械效率的定义，机械效率计算公式 η = 有用功÷总功。大家想想为什么输入功 W1 大于输出功 W2 ？
生：使用动滑轮时，动滑轮所受重力以及摩擦等因素的影响会导致额外多做了功。
师：这部分功叫做额外功，用 w 额外表示。因此总功包括了有用功和额外功两部分。所以额外功等于总功减有用功。使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是小于总功，所以机械效率永远小于 1，即 η 小于 1。用百分数表示。我们已经计算了使用动滑轮匀速提升物体和直接匀速提升物体拉力所做功。现在我们来计算一下动滑轮的机械效率吧。
生：动滑轮的机械效率 = 有用功÷总功 = 0.147 焦÷0.1764 焦 ≈ 83.33%。
师：现在我们来归纳一下什么是有用功？
生：有用功是直接对重物所做的功。
师：也就是 f 撇做的功。什么是总功？
生：总功是使用机械人拉力做的功。
师：也就是 f 做的功。怎么计算额外功？
生：额外功 w = 总功 - 有用功。
师：总功包括了有用功和额外功两部分，所以额外功等于总功减有用功。什么是机械效率？
生：机械效率是有用功与总功的比值。
师：同学们回答得非常好，现在请大家一起来完成这道题。如图所示，用动滑轮将重物 m 匀速提升 2 米，所用的拉力 f 是 50 牛，绳子 AB 对重物 m 的拉力是 80 牛。求：一、动滑轮的有用功是多少？二、动滑轮的总功是多少？三、动滑轮的机械效率是多少？四、动滑轮的额外功是多少？现在我们来看一看其中一个同学的做题情况。很明显这个同学做到后面出现了一些问题，请一个同学来帮他解决一下，指出他做题过程中出现了什么问题。
生：总功应该是 f 做的功，应该是 f 乘以 f 方向上的距离，这个距离不等于 h，应该等于 2h 。也就是说 s = 2h = 2×2 米 = 4 米，所以总功 = Fs = 50 牛×4 米 = 200 焦。动滑轮的机械效率 = w 有用÷w 总 = 160 焦÷200 焦 = 80%。动滑轮的额外功 w = w 总 - w 有用 = 200 焦 - 160 焦 = 40 焦。