11.5 机械效率（知识要点+课前学习提纲）---2025-2026学年苏科版（2024）九年级物理上册

11.5 机械效率（课前学习提纲） 自学目标 1.理解有用功、额外功和总功的概念，明确三者之间的关系 2.掌握机械效率的定义和计算公式，知道机械效率小于 100% 的原因 3.能结合动滑轮、斜面等实例计算机械效率，了解提高机械效率的方法 要求：通读教材P21-P23，结合插图完成填空 一、有用功、额外功与总功 （一）活动引入：再探动滑轮 用动滑轮提升钩码时，手拉绳所做的功与动滑轮对钩码做的功______（“相等” 或 “不相等”）。 实验操作（图 11-39）： 1.用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉绳，测量绳的拉力、绳端移动距离、钩码重力和钩码上升高度； 2.改变钩码数量，重复实验并记录数据； 3.计算手拉绳做的功（）和动滑轮对钩码做的功（），发现______（“手拉绳做的功更大” 或 “动滑轮对钩码做的功更大”）。 （二）三个功的定义 1.有用功（）：我们需要达到的目的所做的功，例如用动滑轮提升钩码时，______对______做的功； 2.额外功（）：虽然不需要但不得不做的功，例如用动滑轮提升钩码时，克服______重力和______做的功； 3.总功（）：动力所做的功，例如用动滑轮提升钩码时，______做的功。 三者关系：______ = ______ + ______ 二、机械效率的概念与计算 （一）机械效率的定义 物理学中，将______与______的比值称为机械效率，用希腊字母______表示。 计算公式：______×100% （二）机械效率的特点 由于额外功的存在，总有______（“小于” “等于” 或 “大于”），因此机械效率总是______100%（“小于” “等于” 或 “大于”）。 实例：起重机的机械效率约为 40%-50%，滑轮组的机械效率约为 60%-80%。 三、斜面的机械效率 （一）斜面的特点 斜面是省力的简单机械，使用时可以______，但要______（“省距离” 或 “费距离”）。 由于物体在斜面上运动时受到摩擦力，需要做______，因此斜面的机械效率______100%（“小于” “等于” 或 “大于”）。 （二）斜面的应用 生活中斜面的实例：建筑物入口的______、高山上弯弯曲曲的______（图 11-41），它们都利用了斜面省力的原理。 四、实践与练习 1.某人用定滑轮将质量为 20 kg 的物体匀速提升 2 m，所用拉力为 220 N（取 10 N/kg）： 有用功______J； 总功______J（定滑轮不省力，）； 机械效率×100% = ______。 2.用杠杆将质量为 18 kg 的物体缓慢提升 50 cm，杠杆的机械效率为 90%（取 10 N/kg）： 有用功______J； 总功______J。 3.用滑轮组匀速吊起 600 kg 的物体，机械效率为 80%，物体上升 5 m（取 10 N/kg）： 有用功______J； 总功______J。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 11.5 机械效率（课前学习提纲） 自学目标 1.理解有用功、额外功和总功的概念，明确三者之间的关系 2.掌握机械效率的定义和计算公式，知道机械效率小于 100% 的原因 3.能结合动滑轮、斜面等实例计算机械效率，了解提高机械效率的方法 要求：通读教材P21-P23，结合插图完成填空 一、有用功、额外功与总功 （一）活动引入：再探动滑轮 用动滑轮提升钩码时，手拉绳所做的功与动滑轮对钩码做的功 [不相等]（“相等” 或 “不相等”）。 实验操作（图 11-39）： 1.用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉绳，测量绳的拉力、绳端移动距离、钩码重力和钩码上升高度； 2.改变钩码数量，重复实验并记录数据； 3.计算手拉绳做的功（）和动滑轮对钩码做的功（），发现 [手拉绳做的功更大]（“手拉绳做的功更大” 或 “动滑轮对钩码做的功更大”）。 （二）三个功的定义 1.有用功（）：我们需要达到的目的所做的功，例如用动滑轮提升钩码时，[动滑轮] 对 [钩码] 做的功； 2.额外功（）：虽然不需要但不得不做的功，例如用动滑轮提升钩码时，克服 [动滑轮] 重力和 [摩擦力] 做的功； 3.总功（）：动力所做的功，例如用动滑轮提升钩码时，[手（拉力）] 做的功。 三者关系：[] = [] + [] 二、机械效率的概念与计算 （一）机械效率的定义 物理学中，将 [有用功] 与 [总功] 的比值称为机械效率，用希腊字母 [] 表示。 计算公式：[]×100% （二）机械效率的特点 由于额外功的存在，总有 [小于]（“小于” “等于” 或 “大于”），因此机械效率总是 [小于] 100%（“小于” “等于” 或 “大于”）。 实例：起重机的机械效率约为 40%-50%，滑轮组的机械效率约为 60%-80%。 三、斜面的机械效率 （一）斜面的特点 斜面是省力的简单机械，使用时可以 [省力]，但要 [费距离]（“省距离” 或 “费距离”）。 由于物体在斜面上运动时受到摩擦力，需要做 [额外功]，因此斜面的机械效率 [小于] 100%（“小于” “等于” 或 “大于”）。 （二）斜面的应用 生活中斜面的实例：建筑物入口的 [斜坡]、高山上弯弯曲曲的 [公路]（图 11-41），它们都利用了斜面省力的原理。 四、实践与练习 1.某人用定滑轮将质量为 20 kg 的物体匀速提升 2 m，所用拉力为 220 N（取 10 N/kg）： 有用功[400]J； 总功[440] J（定滑轮不省力，）； 机械效率×100% = [90.9%（或 91%）]。 2.用杠杆将质量为 18 kg 的物体缓慢提升 50 cm，杠杆的机械效率为 90%（取 10 N/kg）： 有用功[90]J； 总功[100]J。 3.用滑轮组匀速吊起 600 kg 的物体，机械效率为 80%，物体上升 5 m（取 10 N/kg）： 有用功[30000]J； 总功[37500]J。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 11.5-1 机 械 效 率（知识要点） 1.有用功、额外功和总功： （1）有用功：为了达到某一目的而必须做的功，用符号W有表示。例如，用滑轮组提升重物时，克服重物重力做的功是____；用桶从井中打水时，克服水的重力做的功是____。 （2）额外功：并非我们需要但又不得不额外做的功，用符号W额外表示。例如，用滑轮组提升重物时，克服动滑轮重力和绳重、摩擦做的功是____；用桶从井中打水时，克服桶的重力做的功是____。 （3）总功：有用功与额外功之和，即W总= ____ + ____，也就是动力对机械所做的功。 2.机械效率的定义：物理学中，把____与____的比值叫作机械效率，用符号____表示。机械效率是反映机械性能的重要指标之一。 3.机械效率的计算公式：机械效率的公式为 = ____×100%。因为额外功总是存在的，所以有用功总是____总功，机械效率总是____1（选填 “大于” “小于” 或 “等于”），且机械效率没有单位。 5.机械效率的特点及影响因素：（1）特点：机械效率是一个比值，通常用____表示，且总小于____。 （2）影响因素：不同机械的机械效率不同，同一机械的机械效率也不是固定不变的。例如，滑轮组的机械效率与被提升物体的____、动滑轮的____、绳重及摩擦等有关；斜面的机械效率与斜面的____和____有关。 11.5-2 机 械 效 率（知识要点） 4.学生实验：测量机械效率：（1）测量滑轮组的机械效率： Ⅰ.实验原理：根据机械效率的计算公式____。 Ⅱ.实验器材：滑轮组、钩码、弹簧测力计、____、铁架台等。 Ⅲ.实验步骤：①按要求组装滑轮组，在动滑轮下挂一定数量的钩码，用____测出钩码重力，用____测出钩码被提升的高度。 ②用弹簧测力计拉住绳子自由端，匀速拉动使钩码上升，读出拉力，同时记下绳子自由端移动的距离。 ③根据公式计算有用功W有 = ____、总功W总 = ____和机械效率 = ____。 ④改变钩码数量或滑轮组的绕法，重复实验，分析机械效率的变化。 （2）测量斜面的机械效率：Ⅰ.实验原理： =×100%。 Ⅱ.实验器材：斜面、木块、弹簧测力计、____等。 Ⅲ.实验步骤：①用弹簧测力计测出木块的重力，用____测出斜面的高度和长度。 ②用弹簧测力计沿斜面匀速拉动木块，读出拉力。 ③计算W有 = ____、W总 = ____和 = ____。 ④改变斜面的倾斜程度或木块表面粗糙程度，重复实验。 11.5-3 机 械 效 率（知识要点） 6.提高机械效率的方法： （1）减小____，如给滑轮组的轴加润滑油减小摩擦；用轻质材料制作动滑轮减轻其重力；用塑料桶代替铁桶打水减轻桶的重力。 （2）增大____， 如在起重机承重范围内，尽量吊装更重的货物；在滑轮组允许的情况下，提升更重的物体。 Ⅰ.用同一滑轮组提升不同重物时，提升较重的物体比提升较轻的物体机械效率更____，这是通过增大____的方法提高了机械效率；若在滑轮组的轴上添加润滑油，机械效率会____，这是通过减小____的方法提高了机械效率。 Ⅱ.建筑工地上，工人用滑轮组搬运建筑材料。为了提高滑轮组的机械效率，在不改变滑轮组的情况下，可以采取的措施有____（写出一种即可）；若换用轻质的动滑轮，机械效率会____，这是因为减小了____。 7.常见机械的机械效率： （1）起重机的机械效率一般为____%~____%。 （2）滑轮组的机械效率一般为____%~____%。 （3）抽水机的机械效率一般为____%~____%。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 11.5-1 机 械 效 率（知识要点） 1.有用功、额外功和总功： （1）有用功：为了达到某一目的而必须做的功，用符号W有表示。例如，用滑轮组提升重物时，克服重物重力做的功是有用功；用桶从井中打水时，克服水的重力做的功是有用功。 （2）额外功：并非我们需要但又不得不额外做的功，用符号W额外表示。例如，用滑轮组提升重物时，克服动滑轮重力和绳重、摩擦做的功是额外功；用桶从井中打水时，克服桶的重力做的功是额外功。 （3）总功：有用功与额外功之和，即W总= W有+ W额外，也就是动力对机械所做的功。 2.机械效率的定义：物理学中，把有用功与总功的比值叫作机械效率，用符号表示。机械效率是反映机械性能的重要指标之一。 3.机械效率的计算公式：机械效率的公式为 = =×100%×100%。因为额外功总是存在的，所以有用功总是小于总功，机械效率总是小于1（选填 “大于” “小于” 或 “等于”），且机械效率没有单位。 5.机械效率的特点及影响因素：（1）特点：机械效率是一个比值，通常用百分数表示，且总小于1。 （2）影响因素：不同机械的机械效率不同，同一机械的机械效率也不是固定不变的。例如，滑轮组的机械效率与被提升物体的重力、动滑轮的重力、绳重及摩擦等有关；斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度有关。 11.5-2 机 械 效 率（知识要点） 4.学生实验：测量机械效率：（1）测量滑轮组的机械效率： Ⅰ.实验原理：根据机械效率的计算公式 =×100%。 Ⅱ.实验器材：滑轮组、钩码、弹簧测力计、刻度尺、铁架台等。 Ⅲ.实验步骤：①按要求组装滑轮组，在动滑轮下挂一定数量的钩码，用弹簧测力计测出钩码重力，用刻度尺测出钩码被提升的高度。 ②用弹簧测力计拉住绳子自由端，匀速拉动使钩码上升，读出拉力，同时记下绳子自由端移动的距离。 ③根据公式计算有用功W有 = 、总功W总 = 和机械效率 = 。 ④改变钩码数量或滑轮组的绕法，重复实验，分析机械效率的变化。 （2）测量斜面的机械效率：Ⅰ.实验原理： =×100%。 Ⅱ.实验器材：斜面、木块、弹簧测力计、刻度尺等。 Ⅲ.实验步骤：①用弹簧测力计测出木块的重力，用刻度尺测出斜面的高度和长度。 ②用弹簧测力计沿斜面匀速拉动木块，读出拉力。 ③计算W有 = 、W总 = 和 = 。 ④改变斜面的倾斜程度或木块表面粗糙程度，重复实验。 11.5-3 机 械 效 率（知识要点） 6.提高机械效率的方法： （1）减小额外功，如给滑轮组的轴加润滑油减小摩擦；用轻质材料制作动滑轮减轻其重力；用塑料桶代替铁桶打水减轻桶的重力。 （2）增大有用功， 如在起重机承重范围内，尽量吊装更重的货物；在滑轮组允许的情况下，提升更重的物体。 Ⅰ.用同一滑轮组提升不同重物时，提升较重的物体比提升较轻的物体机械效率更高，这是通过增大有用功的方法提高了机械效率；若在滑轮组的轴上添加润滑油，机械效率会提高，这是通过减小额外功的方法提高了机械效率。 Ⅱ.建筑工地上，工人用滑轮组搬运建筑材料。为了提高滑轮组的机械效率，在不改变滑轮组的情况下，可以采取的措施有搬运更重的建筑材料（写出一种即可）；若换用轻质的动滑轮，机械效率会提高，这是因为减小了额外功。 7.常见机械的机械效率： （1）起重机的机械效率一般为40%~60%。 （2）滑轮组的机械效率一般为50%~70%。 （3）抽水机的机械效率一般为60%~80%。 学科网（北京）股份有限公司 $$