11.3 机械效率 课件- 2025-2026学年沪粤版九年级上册物理

11.3 机械效率 沪粤版 九年级上 1 讨论1：把重100N的沙子运上三楼，对沙子做了多少功？ 1、人提上去 2、用动滑轮 3、用起重机 讨论2：把重100N的沙子运上三楼，有哪些方法？ W=FS=100N×6m=600J 新知导入 讨论3：要把重100N的沙子运上三楼。下图画了三种办法。同学们讨论一下：哪种办法最好，哪种办法最不好，为什么？ 3m 3m 方法1 对砂子做功 对空桶做功 克服自身重力做功 并不需要做 但 又不得不做的功 对人们有用 必须做的功 他的目的是： 把沙子运上三楼 手提桶提沙子 一、什么是有用功与额外功 有用功 W有用 ：对人们有用的功 上图中提沙子做的功 额外功 W额外 ：对人们既无利用价值又不 得不做的功 上图中提桶和克服自身重力做的功 总功W总 ：有用功与额外功的总和 上图中人所做的功 （一）有用功、额外功、总功 新知讲解 方法2 对砂子做功 对空桶做功 对动滑轮做功 W有用 他的目的是： 把沙子运上三楼 W额外 W总 方法3 对砂子做功 对空桶做功 对动滑轮做功 他的目的是： 把沙子运上三楼 W额外 W总 W有用 （二）分析有用功、额外功、总功 （a）用滑轮组提起重物 拉力F既提升了重物，又克服了摩擦并对滑轮做功，动力所做的是总功 目的是提升物体G, 是有用功 要提升G，同时必须将动滑轮也提升。必须要克服动滑轮重力和摩擦否则你不能完成任务。这部分功无利用价值而又不得不做，是额外功。 有用功：克服重物重力所做的功。 额外功：克服动滑轮和绳子重力所做的功，还有克服摩擦力所做的功。 总功：拉力F所做的是总功 （a）用滑轮组提起重物 有用功：克服泥土重力所做的功。 即：W有 = G·h。 额外功：克服抓斗和机臂重力所做的功，还有克服摩擦力所做的功。 总功：动力F所做的是总功 （b）利用挖掘机搬运泥土 F 钩码 沙 F 木箱 W有用 W总 W额外的原因 提钩码 G码h Fs 提沙 G沙h Fs 克服杠杆 重和摩擦 克服动滑轮重、桶重和摩擦 克服摩擦 FL G箱h 提木箱 W额外 （C）利用机械提起物体 （1）提起重物时： （2）在粗糙水平面上移动物体时： W有用=G物·h F 钩码 沙 F 木箱 W有=f摩擦·S物 有用功 克服机械自重和克服摩擦做功： 使用滑轮组时： 使用斜面时： W额外=G动滑轮·h+W摩擦 若不计摩擦： W额外=G动滑轮·h W额外=f摩擦·L F 木箱 额外功 （1）动力对机械所做的功. （2）有用功和额外功的和等于总功。 W总=W有用+ W额外 公式 ： 公式： W总=F动力·S动力 总 功 要把重100N的沙子运上三楼。下图画了三种办法。同学们讨论一下：哪种办法最好。 （三）计算有用功、额外功、总功 3m 3m 方法1 W有1 = G沙 h= 100N×6m= 600J W额1 =（G桶 + G人）h=(20N+400N)×6m=2520J W总1 =（W有1 + W额1）= 3120J 方法2 W有2 = G沙 h= 100N×6m= 600J W额2 =（G桶 + G轮）h=(20N+10N)×6m=180J W总2 =（W有2+ W额2）= 780J 方法3 W有3 = G沙 h= 100N×6m= 600J W额3 =（G袋 + G人）h=(5N+10N)×6m=90J W总3 =（W有3 + W额3）= 690J 3m 3m 沙子重100N 桶重20N 体重400N 口袋重5N 动滑轮重10N 方法2 方法1 方法3 W有1 = 600J W额1 =2520J W总1 = 3120J W有2 = 600J W额2 =180J W总2 = 780J W有3 = 600J W额3 =90J W总3 = 690J 问题：使用机械做功时你希望额外功多些好还是少些好？ 使用机械做功时，额外功越少，有用功在总功中占的比例越大，机械的工作效率越高。 有用功W有与总功W总的比值叫机械效率。机械效率用η表示。 η= W有 W总 ×100％ 有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 机械效率是表征机械性能的重要标志 （一）什么是机械效率 一些机械的机械效率： 抽水机： 60%－80% 滑轮组： 50%--70% 信息浏览 W有=Gh W总=FS （1）实验原理？ （2）有用功、总功分别怎样计算？ W有用 η= W总 （三）探究 滑轮组的机械效率 （3）要测定滑轮组的机械效率，需要测定哪些物理量？ （4）需要哪些实验器材？ 测G、h、F、s 刻度尺、钩码、弹簧秤、滑轮组两个、铁架台、长约2 m的细绳。 W有用 η= W总 ×%= FS ×%= G Fn 能 （5）不测S和h能否算出滑轮组的机械效率？ （6）设计出实验记录表格 Gh 次数 G(N) h(m) W有 (J) F (N) s (m) W总(J) η 1 2 3 （7）实验的注意事项 （1）钩码上升的高度H，可由竖直放置在钩码旁的刻度尺读出，以钩码下端为标准 （2）拉力F由弹簧测力计的示数读出，实验时要匀速拉动弹簧测力计，在拉动中读数，弹簧不要和外壳摩擦。 （3）测量自由端移动的距离时，可事先在细绳自由端上做标志，再拉动弹簧测力计，使滑轮组提升重物，用刻度尺量出钩码上升的高低后，再测出细绳标志移动的距离。 （8）分析讨论 （1） 比较两次两种滑轮组有什么不同？机械效率有何差异？ （2）分析影响滑轮组机械效率的因素是什么？ 动滑轮个数不同 提升相同的重物，动滑轮越重，机械效率越低 A、物体的重力。同一滑轮组，提升物体越重，机械效率越高 B、动滑轮重，提升相同的重物，动滑轮越重，机械效率越低 C、摩擦（滑轮组轮与轴及轮与绳之间的摩擦），减小摩擦可以减少额外功，提高机械效率 3、如何提高机械效率 ？ A、改进机械的结构，减小机械自重 例如：动滑轮太重，使滑轮组机械效率很低，换用较轻 滑轮就可提高其机械效率。 B、减小机械间的摩擦力 例如：加强机械运动部位的润滑。 例1：小明用100N的力沿竖直方向将杠杆的一端拉下2m，杠杆的另一端将320N的重物提高了0.5m， 他做的有用功是多少？总功是多少？杠杆的机械效率是多少？ W有用 150J η= W总 ×%= 200J ×%=75% 解：W有=Gh=320N×0.5m=160J W总=FS=100N×2m=200J 答：做的有用功是160J，总功是200J，杠杆的机械效率是75%。 例2：用一个动滑轮把500N的重物 提高1m，所用的拉力是300N， 在此过程中有用功为多少？总功为多少？动滑轮的机械效率为多少？ W有用 500J η= W总 ×%= 600J ×%≈83.3% 解：W有=Gh=5000N×1m=500J W总=FS=300N×2m=600J 答：做的有用功是500J，总功是600J，杠杆的机械效率是83.3%。 例3：在下图中，物体A在地面匀速运动，对面对A的摩擦力是8N，A物体的重力是9N，弹簧测力计示数是F=5N，求滑轮组的机械效率？ 解：W有用=F物S物=fS物=8N×Sm=8sJ W总=FS绳=F nS物=5N×2×Sm=10sJ W有用 8SJ η= W总 ×%= 10SJ ×%=80% 答：动滑轮的机械效率是80%。 例4：如图所示，斜面长s=1.5m，高h=0.3m。建筑工人将重G=500N的货物箱，用绳子从地面匀速拉到顶端时，沿斜面向上的拉力F=150N。忽略绳子重力。求： （1）该过程拉力F做的功； （2）该装置的机械效率； （3）货物箱在斜面上受的摩擦力大小。 解：（1）W总=FS=150N×1.5m=225J （3）W额=W总-W有=225J-150J=75J W有用 150J （2）η= W总 ×%= 225J ×%=67% W有=Gh=500N×0.3m=150J W额 75J F摩= S 1.5m =50N = 　 1、 利用如图所示的滑轮组实验装置，小宇在10s 内用 500N 的拉力，将重800N 的物体匀速吊起2m 的高度，则所做的有用功为______ ，滑轮组的机械效率为______。 1600 67% 课堂练习 2、如图，小明将一个重为3N的小车从斜面底端匀速拉到斜面顶端，沿斜面向上的拉力为1.25N，小车沿斜面移动的距离s=1.6m，上升的高度h=0.6m。则小明对小车做的有用功是________J，斜面的机械效率是___________。 1.8 90% 3、下列有关机械做功、功率、机械效率的说法，正确的是（　　） 效率越高的机械，功率越大 B. 做功越多的机械，功率越大 C. 做有用功越多的机械，效率越高 D. 功率越大的机械，做功越快 D 4、如图，用滑轮组将一重物竖直向上匀速提升2m，所用拉力F＝100N，若该过程中滑轮组的机械效率为80%，则滑轮组对重物做的有用功为___________J。 320 5、学校旁老旧小区正在改造施工。工人用如图所示的装置将质量为120 Kg的建筑材料匀速提升了6m，用时10s。在此过程中，电动机对绳子的拉力为F，滑轮组的机械效率为80%，g取10N/Kg，求： （1）滑轮组做的有用功；（ ） （2）拉力F的大小；（ ） （3）根据已知条件，以下物理量： ①滑轮组做的额外功，②拉力F的功率， ③动滑轮的重力，能求出的有___________（填写番号）。 40题 ①② 750N 7200J 机械效率 有用功 额外功 总功 课堂总结 $$