11.5 机械效率-2025-2026学年苏科版物理九年级上学期

第五节 机械效率 第1课时 第十一章 简单机械和功 TZT 1.通过再探动滑轮，知道有用功、额外功、总功及其关系。 01 2.理解机械效率的概念，并学会计算机械效率。 02 学习目标 3.知道简单机械的机械效率与哪些因素有关。 02 TZT 手拉绳做的功与动滑轮对木料做的功相等吗？ 克服物体重力做功 W=Gh 拉力做功 W=Fs 再探动滑轮 活动 11.4 TZT 1.用弹簧测力计沿______________拉绳的一端，使挂在动滑轮下面的钩码缓缓上升。测量以下数据： 实验 次数 钩码重G/N 钩码上升的高度h/m 滑轮提升钩码做的功W1/J 手的拉力F/N 绳端移动的距离s/m 手拉绳做的功W2/J ① ② ③ 绳受到的拉力F，绳端移动的距离s， 钩码所受的重力G，钩码上升的高度h 竖直方向匀速 再探动滑轮 活动 11.4 做一做 2.改变钩码的数量，重复上述步骤。 3.将实验数据填入自己设计的表格中。 实验 次数 钩码重G/N 钩码上升的高度h/m 滑轮提升钩码做的功W1/J 手的拉力F/N 绳端移动的距离s/m 手拉绳做的功W2/J ① 0.5 10 0.4 20 ② 1 10 0.7 20 ③ 1.5 10 0.9 20 4.比较表格中W1和W2，你有什么发现？请说明其中的原因。 W1＜W2； 原因：在提升钩码的过程中，不仅要克服钩码的重力做功，还要克服动滑轮的重力、绳的重力及摩擦力做功。 TZT 用滑轮对木料做功与手拉绳子做功相等吗？ 哪一个功多一些？ 为什么产生这一现象？为什么使用动滑轮后手要多做功？ 有摩擦，再提起重时还要提起动滑轮 机械的三种功 克服动滑轮重、绳重和摩擦力做的功，这些并非我们需要但又不得不做的功，叫_________。 额外功 手拉绳所做的功，叫_________________ 总功 (W总=Fs) 将钩码提升一定的高度是我们的目的，所做的功叫____________________ 有用功(W有用=Gh) 三者关系： W总= W有用 + W额外 TZT 请你判断 ★水桶打水时，所做的有用功是克服 的重力做功，额外功是克服______的重力做功，总功是 所做的功 ★打捞水桶，就是从井里捞桶时，捞上来的桶里带了一些水，有用功是克服 的重力做功，额外功是克服 的重力做功，总功是_______所做的功。 水 桶 拉力 桶 水 拉力 TZT 1.定义：有用功与总功的比值叫机械效率. 2.公式: 没有！由于摩擦等因素必然存在，所以额外功必然存在，有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 讨论： 有没有机械效率为100%的机械？为什么？ 1）η常用百分数表示，没有单位 2）η总是小于100% 3）机械效率的大小与省力情况无关 x 100% 机械效率 TZT 起重机的机械效率为40%~50% 该起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是40%~50%，也可以说有用功占总功40%~50% 物理意义： 完成书本P23：T1-3 滑轮组的机械效率为60%~80% TZT 1.小明用定滑轮将质量为20kg的物体匀速提升2m，所用的拉力为220N。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10N/kg）。 实践与练习 解： G=mg=20kg ×10N/kg=200N s=h=2m W有=Gh=200N×2m=400J W总=Fs=220N×2m=440J ×100%= 91% TZT 2.用一个杠杆将质量为18kg的物体缓慢提升50cm，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10N/kg）? 实践与练习 解： G=mg=18kg ×10N/kg=180N h=50cm=0.5m W有=Gh=180N ×0.5m=90J =100J TZT 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600kg的物体时，滑轮组的机械效率是80%。使物体上升5m，所做的有用功是多少?所做的总功是多少（ g取10N/kg ）? 实践与练习 解： ① G=mg=600kg×10N/kg=6000N W有=Gh=6000N×5m=3×104J = 3.75×104J TZT 第五节 机械效率 第2课时 第十一章 简单机械和功 TZT 克服物体重力做功W有=Gh 拉力做功W总=Fs 测量滑轮组的机械效率 x 100% 需要测量哪些物理量？ 实验 次数 ① ② ③ 钩码重G/N 钩码上升的高度h/m 有用功 W有/J 绳端移动的距离s/m 机械效率η 绳端拉力F/N 拉力做的功W总/J 用弹簧测力计沿 方向 拉动动滑轮， 使重物G缓缓上升 竖直 操作注意点： 缓慢匀速 TZT （4）分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组, 可以提高滑轮组的机械效率; （5）分析第1、3次实验数据可知：使用不同的滑轮组,提升相同的重物,动滑轮个数越多(即动滑轮总重越重)，滑轮组的机械效率 . 4N 6N 4N 钩码总重G/N 钩码上升的高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 1.8 0.3 2 6 0.1 2.4 0.3 83% 3 4 0.1 1.4 0.5 57% 4 4 0.2 1.4 1.0 57% （6）分析第3、4次实验数据可知,滑轮组的机械效率与物体被提升的高度 .(填有关或无关) 甲 乙 丙 甲 乙 丙 丙 增大物重 越低 无关 【总结1】提高机械效率的方法： a、额外功一定时，增加有用功：增加物重 b、有用功一定时，减小额外功：减小动滑轮重力、绳重、摩擦 【总结2】滑轮组的机械效率大小与h、s无关 4、 【总结3】滑轮组的机械效率大小与n无关 74.07% = G G+G动 ×100% （不计绳重和摩擦 ） TZT 滑轮组机械效率计算公式有哪些？（根据题目选对公式） 不可省略 TZT 第五节 机械效率 第3课时 第十一章 简单机械和功 TZT 斜面及其应用 欲将重物从地面移到高台上，可以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。使用斜面时可以省力，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%。 TZT 螺丝钉的螺纹是斜面的变形，其几何形态和力学原理均符合斜面的定义。其核心原理是通过增大力的作用距离（即斜面长度）来减小做需的垂直力。通过增大用力距离来省力，将垂直力转化为斜向推拉力 与大家讨论一下，在利用斜面提升重物的过程中（如图），有用功、额外功、总功分别指的是哪部分功？ 额外功: 提升物体所做的功：W有=Gh 有用功: 克服物体与斜面间摩擦所做的功：W额=fs 总 功: 沿斜面拉力所做的功：W总=Fs ＝ ＋ W总 W有用 W额外 【斜面】 斜面：f≠F W有=Gh W总=Fs W额：克服动滑轮的重力、绳的重力及摩擦力做功 TZT 克服克服杠杆自重与摩擦力所做的功：W额外 【杠杆】 提升物体所做的功：W有=Gh 拉力所做的功：W总=Fs 使用任何机械都不省功 TZT $