11.3　机械效率 2025-2026学年物理沪粤版九年级上册

该初中物理课件围绕“功和机械能”中的机械效率展开，从生活实例切入，通过问题引导、实验探究与典型例题层层递进，构建了“有用功—额外功—总功—机械效率”的逻辑链条，形成清晰的学习支架，帮助学生建立能量转化与守恒的物理观念。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，以滑轮组实验为载体，引导学生设计测量方案、分析数据差异、归纳影响因素，体现模型建构与科学论证的核心素养。例如，通过对比不同重物提升时的机械效率变化，强化学生对“效率取决于有用功占比”的理解，同时在变式训练中渗透提高效率的实际措施，如加润滑油等，既落实物理观念又培养科学态度。此设计有助于学生深化概念认知，提升解题能力，也为教师提供可直接使用的教学范式，增强课堂实效性。

第十一章　功和机械能 11.3　机械效率 2022课程标准 学习目标 知道机械效率。了 解提高机械效率的 意义和途径。 1.【重点】能结合实例分析什么是有用功、额外功 和总功。并能正确陈述它们之间的关系。 2.【难点】能说出机械效率的含义，并能利用机械 效率的公式进行简单的计算。 知识点1　有用功和额外功 1. 问题：分析下列两种机械做功的情况中，哪些是我们需要的有用功， 哪些是我们不得不做的额外功，哪些是我们做的总功。 课堂导学 2. 分析：图（a）中，提起重物时克服物体重力所做的功，是我们需 要的有用功；这个过程中动滑轮也被随之提起，且滑轮与绳子之间存 在摩擦，因此克服动滑轮的重力和摩擦所做的功，是我们不得不做的 额外功；动力来自于绳子自由端的拉力，因此拉力所做的功，是我们 做的总功。 图（b）中，挖掘泥土时克服泥土重力所做的功，是我们需要的有用功； 克服机械臂的重力和机械之间的摩擦所做的功，是我们不得不做的额外 功；动力来自于发动机，因此发动机输出的动力所做的功是总功。 课堂导学 3. 小结：（1）机械提升重物所做的功，是我们需要的、有价值的功， 叫做 ，记作 ⁠。 （2）克服机械部件自身的重力和摩擦力，无利用价值却不得不做的功， 叫做 ，记作 ⁠。 （3）动力对机械做的功，叫做 ，记作 ⁠。 （4）W总＝ ⁠。 有用功　 W有用　 额外功　 W额外　 总功　 W总　 W有用＋W额外　 课堂导学 【典例1】当你用桶从井中提水时，你对水做的功是 ，对桶做 的功是 ；如果桶掉进井里，从井中捞桶时，桶里带着一些 水，这时你对水做的功是 。（均选填“总功”“额外功”或 “有用功”） 有用功　 额外功　 额外功　 课堂导学 【变式1】质量是40 kg的小王同学用重10 N的水桶，提起重力为100 N的 水，沿楼梯送到三楼，每层楼高3 m，完成这一次提水，她对水做的功为 有用功，则她做的有用功和额外功分别是（　B　） A. 600 J　2 400 J B. 600 J　2 460 J C. 600 J　60 J D. 3 000 J　60 J ▶方法点拨　有用功指为了达成某种 至少要做的功，比如 为了得到水还是为了得到水桶。额外功指在达成某种目的时，并非我们 需要但又 的功。 B 工作目的　 不得不做　 课堂导学 1. 定义：在物理学中，将 跟 的比值叫做机械效率。 2. 符号： ⁠。 3. 公式：η＝ ⁠。 有用功　 总功　 η　 ×100％　 知识点2　机械效率 课堂导学 4. 理解： （1）动力对机械所做的功（即总功）总是 ⁠机械对外所做的功 （即有用功）。 （2）使用任何机械都不能省功，故机械效率总是 1。 （3）机械效率通常用百分率表示。 ▶知识补充　起重机的机械效率一般为40％～50％，抽水机的机械效率 一般为60％～80％。 大于　 小于　 课堂导学 5. 实验：测量滑轮组的机械效率 实验 设计 测量钩码重力做的功（即有用功）和绳子自由端的拉力做的功 （即总功），然后根据η＝×100％计算滑轮组的机械效率 实验 装置 弹簧测力计、滑轮组、钩码、刻度尺、铁架台、棉线 课堂导学 实验 步骤 实验 结论 1.三次实验中测得的机械效率一样吗？ ⁠。 实 验 钩码所受的重力G/N 提升高度h/m 有用功W有/J 拉力 F/N 绳端移动的距离s/m 总功W 总/J 机械效率η 1 2 3 不一样 课堂导学 实验 结论 2.同一滑轮组提升不同重物至相同高度，重物的重力越大时，滑 轮组的机械效率 （选填“越大”“越小”或“不 变”）。 3.滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关吗？ ⁠。 4.不计绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率与绕线方法有关 吗？ ⁠。 越大　 无关　 无关　 课堂导学 【典例2】如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重为6 N。 （1）实验时要竖直向上 拉动弹簧测力计，由图可知，拉力大小 为 N，若钩码上升的高度为10 cm，则有用功是 J，滑轮 组的机械效率为 （结果精确到0.1％）； 匀速　 2.4　 0.6　 83.3％　 （2）若增加钩码的个数（每个钩码一样重），该滑轮组的机械效率将 （选填“增大”或“减小”）。 增大　 课堂导学 【变式2】如图所示，用滑轮组帮助汽车脱困时，滑轮A的作用是 ⁠ ；汽车被匀速拉动时，作用在绳子上的拉力F为1 000 N，滑 轮组的机械效率为80％，则汽车受到的摩擦力为 N。写出一条 可以提高滑轮组机械效率的措施： ⁠。 改变 力的方向　 2 400　 加润滑油减小机械间摩擦等　 课堂导学 1. 动滑轮可以省力，但 ⁠。 2. 总功、有用功和额外功之间的关系为 ⁠。 3. 使用机械做功时，将 ⁠叫做机械效率 η，即 ⁠。 4. 影响滑轮组机械效率的主要因素： ⁠ 等。 5. 提高滑轮组机械效率的方法： ⁠ 等。 不能省功　 W总＝W有＋W额　 有用功W有跟总功W总的比值　 η＝×100％　 动滑轮自身重力、绳子重力及摩 擦　 增加被拉物体的质量、使用轻质的动 滑轮和绳子、机械经常保养和定期润滑　 课堂笔记 1. 下列关于功、功率和机械效率的说法，正确的是（　B　） ①物体受到的力越大，力对物体做功就越多；②做功越快的机械，功率 越大；③做功越多的机械，机械效率越高；④使用机械效率越高的机 械，完成一定量的功就越快 A. ① B. ② C. ①③ D. ②④ B 课堂评价 2. 用相同的滑轮和细绳分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，用它们 分别把相同的物体匀速提升相同的高度。不计绳重和摩擦，下列说法正 确的是（　B　） A. 甲滑轮组的机械效率比乙的大 B. 两个滑轮组的机械效率一样大 C. 甲滑轮组做的额外功小于乙滑轮组的额外功 D. 甲滑轮组做的有用功小于乙滑轮组的有用功 B 课堂评价 3. 如图所示，A物体受到的重力是100 N，在5 N的拉力F作用下，在水平 地面上向左做匀速直线运动1 m，物体A受到水平地面的摩擦力大小是12 N，有用功为 J，总功为 J，机械效率是 ⁠。 第3题图 12　 15　 80％　 课堂评价 4. 如图甲所示，斜面静置于水平面上，小明同学将A、B两个完全相同的 物体，分别沿左、右两侧斜面由底端拉到顶端，做功情况如图乙所示。 则小明对A做的总功为 J，有用功为 J，小明对B做功的机械效 率为 ⁠。 第4题图 3　 2　 80％　 课堂评价 5. 两位同学利用如图所示的器材测量滑轮组的机械效率，下表是他们实 验中的一组数据。请将表格中的数据补充完整并回答下面问题： 钩码所 受的重 力G/N 提升高 度h/m 拉力 F/N 绳端移动 的距离s/m 有用功 W有/J 总功 W总/J 机械效 率η 甲同学 1.0 1.0 0.5 3.0 ⁠ ⁠ ⁠ 乙同学 3.0 1.0 1.2 3.0 ⁠ ⁠ ⁠ 1.0 1.5 66.7％ 3.0 3.6 83.3％ （1）机械效率不同的原因可能是什么？ 答： ⁠⁠ 提升物体的质量不同、动滑轮的质量不同、摩擦和绳重不同。 课堂评价 （2）有没有机械效率为100％的机械？为什么？ 答： ⁠ ⁠ ⁠ （3）举例说明，通过什么途径可以提高机械效率。 答： ⁠ ⁠ 没有机械效率为100％的机械。这是因为使用任何机械时，不可避 免地要做额外功，如克服机械重力、摩擦力等，因此总功一定大于有用 功，机械效率一定小于100％。 　 增加每次提起的重物质量、减轻动滑轮本身的质量、减轻绳 子的质量、加润滑油减小摩擦等。 　 5. 两位同学利用如图所示的器材测量滑轮组的机械效率，下表是他们实 验中的一组数据。请将表格中的数据补充完整并回答下面问题： 课堂评价 6. 如图，塔式起重机上的滑轮组将重为1.6×104 N的重物匀速吊起2 m 时，用时20 s，滑轮组的机械效率为80％。 （1）求钢丝绳自由端的移动速度。 解：（1）由图可知，动滑轮的绳子段数n＝3，钢丝绳移动的距离s＝3 h ＝3×2 m＝6 m 钢丝绳自由端的移动速度v＝＝＝0.3 m/s 解：（1）由图可知，动滑轮的绳子段数n＝3，钢丝绳移动的距离s＝3 h ＝3×2 m＝6 m 钢丝绳自由端的移动速度v＝＝＝0.3 m/s 课堂评价 （2）求提升重物做的有用功。 解：（2）提升重物做的有用功W有＝Gh＝1.6×104 N×2 m＝ 3.2×104 J （3）求绳端拉力做的总功。 解：（2）提升重物做的有用功W有＝Gh＝1.6×104 N×2 m＝ 3.2×104 J 解：（3）由η＝可知，拉力做的总功W总＝＝＝4×104J 6. 如图，塔式起重机上的滑轮组将重为1.6×104 N的重物匀速吊起2 m 时，用时20 s，滑轮组的机械效率为80％。 课堂评价 （4）若克服摩擦和钢丝绳重所做的功是7 000 J，求动滑轮的重力。 解：（4）额外功W额＝W总－W有＝4×104 J－3.2×104 J＝8 000 J 则克服动滑轮重力做的功W动＝W额－Wf＝8 000 J－7 000 J＝1 000 J 由W动＝G动h可知，动滑轮的重力G动＝＝＝500 N （5）说出一个提高滑轮组机械效率的方法。 解：（5）换用更轻的动滑轮、增大物体重力等。 解：（4）额外功W额＝W总－W有＝4×104 J－3.2×104 J＝8 000 J 则克服动滑轮重力做的功W动＝W额－Wf＝8 000 J－7 000 J＝1 000 J 由W动＝G动h可知，动滑轮的重力G动＝＝＝500 N 解：（5）换用更轻的动滑轮、增大物体重力等。 答：（略） 6. 如图，塔式起重机上的滑轮组将重为1.6×104 N的重物匀速吊起2 m 时，用时20 s，滑轮组的机械效率为80％。 课堂评价 $