11.3 机械效率- 2025-2026学年沪粤版物理九年级上册

2025-2026学年新沪粤版物理九年级上册第十一章 功与机械能 11.3 机械效率（第一课时） 课标导航 2022版课程标准 1. 知道机械效率。 2. 了解提高机械效率的意义和途径 课时学习目标 1. 正确认识总功、有用功、额外功的含义。 2. (重点)理解机械效率的概念，能用公式进行简单计算。 3. 能说出机械效率的物理意义，知道产生机械效率的原因，会改造简单机械，提高机械效率。 概念梳理 1.有用功：是我们需要的、 有价值 的功. 2.额外功：对人们既无利用价值 又不得不做 的功. 3.总功： 动力对机械做的功 .总功等于 有用功 与 额外功 之和，即W总=W有+W额. 4.机械效率: (1)定义:有用功与 总功 的比值. (2) 【名师点拨】 （1）由于额外功不可避免，有用功只是总功的一部分，因而机械效率总小于1。 （2）提高机械效率的主要办法： ①在有用功一定时，尽量减少额外功，采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施； ②在额外功一定时，增大有用功，在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力，充分发挥机械的作用。 【概念辨析】 判断下列说法，正确的画“√”，错误的画“×”。 1．有用功与无用功的比值叫做机械效率。（　×　） 2．额外功与总功的比值越大，机械效率越小。（　√　） 3．机械效率是有用功和额外功的总和。（　×　） 4．机械做的总功越少，机械效率也越低。（　×　） 5．机械效率越高的机械越省力。（　×　） 6．使用机械效率高的机械必定省力。（　×　） 教材实验闯关 2022版新课标实验探究解读 1.引导学生发现问题、提出问题，启发学生作出猜想与假设。 2.关注对学生设计实验方案、收集证据能力的培养。 3.引导学生通过分析论证得出结论并作出解释，培养学生分析论证的能力。 4.注重对学生交流合作、评估反思能力的培养。 实验:测量滑轮组的机械效率 1.【提出问题】如何测量滑轮组的机械效率？ 2.【实验原理】 3.【设计与进行实验】 （1）实验器材:铁架台、定滑轮、动滑轮、弹簧测力计、钩码、细线、刻度尺. （2）实验装置： （3）实验步骤:①用弹簧测力计测量钩码所受的重力G,并填人表格;②安装滑轮组,分别记下钩码和弹簧测力计的位置;③缓慢匀速拉动弹簧测力计,使钩码升高，读出拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s,将这三个量填入表格;④其他条件不变,分别改变钩码的数量和增加动滑轮的重力,重复上述实验;⑤算出有用功W有、总功W总和机械效率η并填入表格. （4）设计实验表格并记录实验数据. 4.【分析与论证】 (1)滑轮组机械效率与物体重力和动滑轮的_个数_有关; (2)同一滑轮组,提起的物体越重,滑轮组的机械效率越_高 ; (3)不同的滑轮组机械效率不同，且在物重相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越_低 . 5.【交流与反思】 (1)测量拉力大小的原理：用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉动绳子目的:减小_摩擦 引起的误差,此时拉力大小等于弹簧测力计的示数； (2)承担重物绳子段数的判断：_与动滑轮 连接的段数即为承担重物绳子的段数； (3)滑轮组机械效率的影响因素： 物体的重力 、 动滑轮重力 、绳子与滑轮之间的 摩擦力 ；滑轮组的机械效率与绳子的绕法、绳子段数 无关 （选填“有关”或“无关”）； (4)提高机械效率的方法： 增加物重 、 减小动滑轮重力 、减小机械间的 摩擦 ； (5)弹簧测力计静止时读数的分析：所测拉力 偏小 ，机械效率 偏高 ； (6)动滑轮重力、物重相同时所测机械效率不同的可能原因：绳子与滑轮或滑轮与轴之间的_摩擦 不同. 一阶 练基础 知识点1 三种功：有用功、额外功和总功 典例1．（跨学科·日常生活）用桶从井里打水，提水做的功是　有用功　，提桶做的功是　额外功　；木桶掉进井里打捞时桶里带上些水，把桶提上来做的功是　有用功　，把桶中的水提上来做的功是　额外功　。 跨学科实践解读：能发现日常生活中与“有用功、额外功”有关的物理问题。 变式1．如图所示，小明用桶把一些沙子运上三楼。在此过程中（　B　） A．小明克服自身重力所做的功是总功 B．小明克服沙子重力所做的功是有用功 C．小明克服沙子重力所做的功是额外功 D．小明克服桶的重力所做的功是有用功 变式2．（跨学科·日常生活）卖茶杯的人，从货架上拿起茶杯；喝茶水的人，从桌面上端起盛茶水的茶杯，就两人克服茶杯重力做功的下列说法中正确的是（　D　） A．都是有用功 B．都是额外功 C．对喝茶的人而言是有用功 D．对卖茶杯的人而言是有用功 变式3．体重是400N的同学用重10N的水桶，提起重为100N的水沿楼梯送到5m高的宿舍里使用，完成这一次提水，做有用功和额外功分别是（　B　） A．500 J 50 J B．500 J 2050 J C．550 J 2000 J D．2500 J 50 J 变式4．（跨学科·日常生活）升旗过程中，人对绳子拉力做的功是　总功　，克服旗的重力做的功是　有用功　，克服摩擦力做的功是　额外功　。（均选填“有用功”“额外功”或“总功”） 【归纳整理】从我们的目的出发，我们必须要做的功叫有用功；并非我们需要，但是又不得不做的功叫做额外功，W总=W有+W额。 知识点2 理解机械效率 典例2．机械效率高的简单机械必定（　D　） A．越省力 B．有用功越多 C．越省距离 D．额外功占总功的比例小 变式1．关于机械效率，下列说法正确的是（　D　） A．减小摩擦，可使机械效率等于100% B．机械做功的功率越大，机械效率越高 C．机械所做的有用功越多，机械效率就越高 D．机械效率越高，有用功和额外功的比值越大 变式2．某施工工地上，技术革新小组将一个滑轮组改进后提高了机械效率，用它把同样的物体匀速提升同样的高度，改进后和改进前相比，则（　C　） A．总功不变，有用功增加了 B．总功不变，额外功减小了 C．额外功减小了，有用功不变 D．额外功不变，有用功增加了 【归纳整理】（1）机械效率反映了机械的性能优劣，是有用功与总功的比值，机械效率与做功多少没有直接关系； （2）功率是描述物体做功快慢的物理量，它等于单位时间内所做的功，功率大则做功快，功率与效率大小没有关系； （3）使用任何机械不可避免地做额外功，所以机械效率一定小于1。 知识点3 测量滑轮组机械效率 典例3．某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。 实验次数 钩码重量G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 2.7 0.2 74% 2 4 0.1 1.8 0.3 74% 3 8 0.1 3.1 0.3 86% 4 8 0.1 2.5 （1）实验中应沿竖直方向　匀速　缓慢拉动弹簧测力计。 （2）小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法　不正确　（选填“正确”或“不正确”），因为她没有考虑到　摩擦　对滑轮组机械效率的影响。 （3）用丁图装置进行实验，得出表中第4次实验数据，请将表中的两个数据填写完整。 （4）通过比较　1、2　两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关（填实验次数的序号） （5）通过比较　2、3　两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。（填实验次数的序号） （6）通过比较3、4两次实验数据可得出结论：　提升相同的重物时，使用滑轮组的动滑轮越重，机械效率越低　 变式1．在“测滑轮组机械效率”实验中，物体重为6N．若物体上升高度为10cm，此时弹簧测力计的示数如图所示，则拉力做的有用功是　0.6　J，滑轮组的机械效率是　83.3　%．若仅增加物体的重，该滑轮组的机械效率将　增大　（选填“增大”、“减小”或“不变”）。（不计绳重及摩擦） 【归纳整理】（1）由公式W有用＝Gh计算出有用功。 根据图示读出测力计的示数在进行测力计的读数时，要注意测力计的分度值，根据W总＝Fs计算出总功，由η＝得出机械效率，在计算过程中，要知道s＝nh。 （2）要掌握影响机械效率的因素，知道物体的重力越大，滑轮组的机械效率越高。 二阶 提能力 1．关于功、功率、机械效率说法正确的是（　C　） A．功率越大，做功越快，机械效率越大 B．做功越少，功率越小，机械效率越小 C．功率越大，反映做功越快，与机械效率无关 D．机械效率越大，表明它做的功越多 2.在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时，小明如图所示的甲、乙两个滑轮组来验证的猜想是：滑轮组的机械效率可能与（　A　） A．被提升物体的质量有关 B．动滑轮的个数有关 C．物体被提升的高度关 D．承重绳子的段数有关 3.不计绳重和摩擦，利用如图所示甲、乙两装置（每个滑轮相同），分别用力把同一物体匀速提升相同的高度。用η甲、η乙表示甲、乙两装置的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功，则（　A　） A．η甲=η乙，W甲=W乙 B．η甲＞η乙，W甲＞W乙 C．η甲＜η乙，W甲＜W乙 D．η甲＞η乙，W甲＜W乙 4.工人站在地面上，用定滑轮将27kg的物品吊运到10m高处，使用定滑轮的优点是 改变施力方向 。若不计绳重和摩擦，匀速吊运所需的拉力是 270 N；若匀速吊运时的实际拉力是300N，则人所做的有用功是 2700 J，定滑轮的机械效率是 90% （g取10N/kg）。 5．（跨学科·日常生活）为了尽快疏通道路，抢险救援人员利用如图所示的滑轮组将质量3t的故障车拖出公路，已知地面对故障车的阻力为其重力的0.08倍，在水平拉力F为1×103N作用下车辆在30s内沿水平方向匀速直线移动了3m，g取10N/kg。求： （1）故障车受到地面的阻力； （2）拉力F的功率； （3）该滑轮组的机械效率。 解：（1）故障车的重力：G＝mg＝3×103kg×10N/kg＝3×104N， 由题意可知，故障车受到地面的阻力：f＝0.08G＝0.08×3×104N＝2.4×103N； （2）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离：s＝ns物＝3×3m＝9m， 拉力做的总功：W总＝Fs＝1×103N×9m＝9×103J， 拉力F做功的功率：P＝＝＝300W； （3）拉力做的有用功：W有＝fs物＝2.4×103N×3m＝7.2×103J， 滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%。 2025-2026学年新沪粤版物理九年级上册第十一章 功与机械能 11.3 机械效率（第2课时） 课标导航 2022版课程标准 1. 知道机械效率。 2. 了解提高机械效率的意义和途径。 课时学习目标 1. 会比较机械效率的高低。 2. (重点)能够计算常见简单机械的机械效率。 概念梳理 1.对于提高滑轮组机械效率的方法，有两种情况： 一是减轻动滑轮质量，或是加润滑油以减小摩擦，这些方法可以减少额外功，提高机械效率；二是增加重物的重，在额外功不变的情况下，增大有用功，从而提高机械效率． 2.（1）斜面的机械效率，在同一斜面上，由于倾斜程度相同，即一定，故在同一斜面上拉同一物体（粗糙程度相同）时，在斜面上所移动的距离（或物体被提升的高度）不同时，机械效率是相同的． （2）斜面的机械效率与斜面的倾斜程度、斜面的粗糙程度有关．斜面粗糙程度相同时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高；斜面的倾斜程度一定时，斜面越粗糙，机械效率越低． 3.机械效率是有用功与总功的比值，只能小于1（理想状态下可能等于1），并且无单位。 【概念辨析】 判断下列说法，正确的画“√”，错误的画“×”。 1．使用滑轮组可以提高机械效率。（　×　） 2．机械效率越高的机械做功越快。（　×　） 3．机械效率大的机械一定既省力又省功。（　×　） 4．做有用功越多的机械，其机械效率越高。（　×　） 5．机械效率越高，功率越大。（　×　） 一阶 练基础 知识点1 滑轮组机械效率的计算 典例1．如图所示是用动滑轮提升货物A的示意图。在竖直向上的拉力F的作用下，使重450N的货物A在50s的时间里匀速竖直上升了10m。在这个过程中，拉力F做的功为5000J。则有用功W有＝　4500　J；拉力F的功率P＝　100　W；动滑轮的机械效率η＝　90%　。 变式1．如图所示，小明用一个滑轮组匀速提升重为200N的物体，物体在4s内上升2m的过程中，人所用的拉力为125N．此过程中，小明做的有用功是 　400　J，拉力的功率是 　125　W，滑轮组的机械效率是 　80%　。 变式2．如图所示的滑轮组将重G＝12N的物体匀速提升20cm。所用的拉力F＝5N，所做的有用功为　2.4　J，机械效率为　80%　，当改为提升18N的重物时，该滑轮组的机械效率为　86%　。（忽略摩擦阻力） 变式3．如图，在50N的水平拉力作用下，重800N的物体沿水平地面做匀速直线运动，物体与地面间滑动摩擦力为120N，则滑轮组的机械效率为　80%　。 变式4．工人利用如图所示的滑轮组提升重为800N的货物，10s内货物上升了1m，已知工人在绳子末端的拉力F为500N．不计绳重和摩擦，则拉力的功率为　100　 W，滑轮组的机械效率为　80%　。 变式5．如图所示，拉力F为5N，物体A以0.1m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动（B表面足够长）；物体B静止在地面上，受到地面水平向左4N的摩擦力，弹簧测力计示数为12N。物体A受到的摩擦力为 　8　N，拉力F的功率为 　1　W，滑轮组的机械效率为 　80%　。 知识点2 斜面机械效率的计算 典例2．在斜面上将一个重4.5N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为1.8N，斜面长1.2m，高0.3m，有用功是 　1.35　J，总功是 　2.16　J，效率是 　62.5%　. 变式1．水平地面上放着重为200N、边长为0.2m的正方体物块现用斜面将其由底端匀速拉到顶端，如图所示已知平行于斜面的拉力为120N，物体移动的距离为2m，升高1m。求： （1）斜面的机械效率； （2）物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小。 解：（1）使用斜面做的有用功， W有用＝Gh＝200N×1m＝200J， 拉力做的总功： W总＝Fs＝120N×2m＝240J， 斜面的机械效率： η＝＝×100%≈83.3%； （2）因为W总＝W有用+W额， 所以克服摩擦力做的额外功： W额＝W总﹣W有用＝240J﹣200J＝40J， 由W额＝fs得摩擦力大小： f＝＝＝20N。 变式2．（跨学科·日常生活）在美丽乡村建设中，政府为某村购置一批健身器材。工人在往车上搬运装有健身器材的箱子时，用长木板搭了一个3m长的斜面，把120kg的箱子沿斜面匀速推到1m高的车厢上，如图所示。推箱子做的额外功是300J。（g取10N/kg）求： （1）斜面的机械效率； （2）沿斜面的推力。 解：（1）推箱子做的有用功为：W有＝Gh＝mgh＝120kg×10N/kg×1m＝1200J； 所做总功为：W总＝W有+W额＝1200J+300J＝1500J； 故机械效率为：η＝＝＝80%； （2）由W总＝Fs得，推力为：F＝＝＝500N。 【归纳整理】（1）运用W有＝Gh可求出有用功，再根据总功与有用功和额外功的关系得出总功，最后运用机械效率的公式求出机械效率。 （2）利用总功的公式W总＝Fs变形可求出推力F。 知识点3 机械效率的比较 典例3．用图甲、乙两种方式匀速提升重为120N的物体，所用拉力分别为F甲、F乙，甲、乙的机械效率分别为η甲、η乙，已知滑轮重30N、绳重和摩擦力不计。则F甲　＞　F乙，机械效率η甲　＞　η乙（两空均选填“＞”“＜”或“＝”）。 【归纳整理】（1）知道定滑轮是轴固定不动的滑轮，动滑轮是轴随被拉物体一起运动的滑轮；使用定滑轮不省力但能改变力的方向，使用动滑轮能省一半力，但费距离； （2）机械效率可以利用公式η＝×100%分析判断，其中W有是克服物体重力做的功，W总是拉力做的功。 变式1．如图所示，用甲、乙两个滑轮组在相同时间内分别将A、B物体匀速提升相同高度，已知物体受到的重力GA＞GB，滑轮组的机械效率η甲＜η乙（不计绳重和摩擦）。下列判断正确的是（　C　） A．两滑轮组绳端移动的距离相等 B．甲滑轮组的有用功比乙的少 C．甲滑轮组的总功率比乙的大 D．甲滑轮组的动滑轮比乙的轻 变式2．用下列方法匀速提升同一重物，若不计绳重及摩擦，每个滑轮的重力相同，其中机械效率最大的是（　C　） A． B． C． D． 【归纳整理】在不计绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率与物重和动滑轮重有关；物重一定时，动滑轮越重，机械效率越低。 二阶 提能力 1.如图所示，小明用两个相同的滑轮，组成不同的滑轮组，分别匀速提升同一物体，做的有用功为W1、W2，绳子自由端移动的距离s1=s2，两滑轮组的机械效率η1、η2，忽略绳重及摩擦，则（　B　） A．W1=W2，η1＞η2 B．W1＞W2，η1=η2 C．W1=W2，η1＜η2 D．W1＜W2，η1=η2 2．如图所示，重800N的物体在100N水平拉力F的作用下，以0.1m/s的速度沿水平地面向左直线运动了20s，滑轮组的机械效率为60%。在此过程中，下列说法正确的是（　B　） A．拉力F做的功为200J B．物体与地面间的滑动摩擦力为180N C．拉力F做功的功率为20W D．若物体的重力和运动速度不变，只减小水平地面的粗糙程度，则滑轮组的机械效率会升高 3．如图所示，物体A所受重力为200N，绳重和摩擦力不计，当分别沿力F1和F2的方向匀速提起物体A时，则F1　等于　F2（选填“大于”“小于”或“等于”），若10s内A物体被匀速提升4m，则拉力F1所做的功为 　800　J，功率为 　80　W，如果把这个滑轮改成动滑轮匀速竖直提升同样的重物，则机械效率将 　减小　（选填“增大”“减小”或“不变”）。 4．如图所示，斜面长1m，高0.4m，用大小为5N沿斜面向上的拉力F，将重10N的铁块从底端匀速拉到顶端，斜面的机械效率为　80%　；若仅使倾角θ逐渐增大，沿斜面向上的拉力将逐渐　增大　（选填“增大”“不变”或“减小”），此斜面的机械效率将逐渐　增大　（选填“增大”“不变”或“减小”）。 5．如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为18N的物体缓慢升高0.1m，拉力大小F＝8N，拉力移动的距离为0.25m。拉力所做的功为　2　J，有用功为　1.8　J，杠杆的机械效率为　90　%。 学科网（北京）股份有限公司 $$