11.5 机械效率-2025-2026学年苏科版物理九年级上学期

苏科版（2024）九年级上册物理 第十一章 简单机械和功 第 5 课时 机械效率 做一做 1. 如图 11-39 所示，用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉绳的一端，使挂在动滑轮下面的钩码缓缓上升。测量绳受到的拉力 F、绳端移动的距离 s、钩码所受的重力 G 和钩码 上升的高度 h。 钩码重力G/N 提长高度h/m 克服重力所做的功WG /J 拉力F/N 绳端移动距离s/m 拉力所做的功WF /J 2 0.1 1.2 0.2 0.2 0.24 你发现了什么？ 拉力所做的功，大于克服物体重力所做的功 将钩码提升一定的高度是我们的目的， 所做的功叫作有用功， 记为 W 有用。 我们在使用动滑轮提升重物时，除需克服摩擦 力做功外，还要克服动滑轮和绳所受的重力做功， 这部分并非我们需要,但又不得不做的功叫作额外功, 记为 W 额外。 手拉绳所做的功叫作总功， 记为 W 总。 总功等于有用功与额外功之和，即 物理学中，将有用功与总功的比叫作机械效率。 机械效率通常用百分数表示。 若用希腊字母 η 表示机械效率，则 使用机械时，由于额外功的存在，总有 W 有用＜ W 总，因此 η ＜ 100%。 例如，起重机的机械效率为 40% ~ 50%，滑轮组的机械效率为 60% ~ 80%。 2. 改变钩码的数量，重复上述步骤。 做一做 钩码重力 G/N 提升高度 h/m 有用功 W有/J 拉力 F/N 绳端移动距离s/m 总功 W总/J 机械效率 η 1 0.05 0.05 0.69 0.15 0.104 48% 1.5 0.05 0.075 0.89 0.15 0.134 56% 小组讨论1分钟 1.你能得出什么结论？ 2.为什么会出现这种情况？ 同一个滑轮组，提不同的重物，重物越重，机械效率越高。 因为动滑轮的重力不变，物重越大，在整个重力中所占的比例越大，有用功占总功的比例也越大，所以机械效率越高。 不同滑轮组吊同一物体的机械效率 钩码重力 G/N 提升高度 h/m 有用功 W有/J 拉力 F/N 绳端移动距离s/m 总功 W总/J 机械效率 η 1 0.05 0.05 0.69 0.15 0.104 48% 1 0.05 0.05 0.5 0.33 0.165 30% 小组讨论1分钟 1.你能得出什么结论？ 2.为什么会出现这种情况？ 物重相同，动滑轮个数越多（越重），机械效率越低。 动滑轮越重，物重所占总重的比例越小，机械效率越低。 两个重要公式的推导 此公式无附加条件，适用于滑轮组的所有情况。 推导过程： 两个重要公式的推导 使用条件：不计绳重及摩擦力 推导过程： 在地面和高台间架一块长木板，沿斜面将重物拉到高台上，如图 11-40 所示。这里的斜面就是一种省力的简单机械。使用斜面可以省力，但要费距离。由于物体在斜面上运动时会受到摩擦力，要做额外功，因而斜面的机械效率小于 100%。 斜面在生产、生活中应用广泛。如图 11-41（a）所示，在一些建筑物的入口处设置了供轮椅等通行的斜坡，将轮椅沿着斜坡推上去比从台阶抬上去要省力，这体现了社会对残障人士的人文关怀。如图11-41（b）所示，盘山公路修得弯弯曲曲，宛如盘龙，也是利用了同样的道理。 1. 小明用定滑轮将质量为 20 kg 的物体匀速提升 2 m，所用的拉力为 220 N。求此过程中小明做的有用功、总功和定滑轮的机械效率（g取 10 N / kg）。 解答：m=20kg,s=h=2m,F=220N,g=10N/kg 重力G=mg=20kg ×10N/kg=200N W有用=Gh=200N×2m=400J W总=Fs=220N×2m=440J 学生板演 2. 用 某 杠 杆 将 质 量 为 18 kg 的 物 体 缓 慢 提 升 50 cm， 若 此 时 杠杆 的 机 械 效 率 为 90%， 则 提 升 该 物 体 需 要 做 的 总 功 是 多 少（g 取10 N/ kg）？ 学生板演 解答：m=18kg, h=50cm=0.5m,η=90%，g =10N/kg 物重G=mg=18kg×10N/kg=180N w有用=Gh=180N×0.5m=90J 3. 图 11-42 所示是塔式起重机上的一种滑轮组。已知在匀速吊起 600 kg 的物体时，滑轮组的机械效率是 80%。使物体上升 5 m，所做的有用功是多少？所做的总功是多少（g 取 10 N / kg）？ 学生板演 解答：m=600kg，h=5m,n=3,η=80%,g=10N/kg w有用=Gh=mgh=600kg ×10N/kg×5m=3×104J 课堂小结 下课了！同学们再见！ EV录屏5.3.9软件录制 Lavf60.16.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制, www.ieway.cn EV录屏5.3.9软件录制 Lavf60.16.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制, www.ieway.cn EV录屏5.3.9软件录制 Lavf60.16.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制, www.ieway.cn $