11.3 机械效率（导学案）-2025-2026学年物理沪粤版九年级上册

该初中物理导学案聚焦“机械效率”核心内容，涵盖有用功、额外功、总功的概念及机械效率的计算应用。通过三位同学运沙子的情境导入设计问题链，衔接简单机械知识，搭建从具体情境到抽象概念的学习支架，引导学生理解三者关系及机械效率本质。 以情境化问题驱动科学探究，分竖放滑轮、横放滑轮、斜面三类呈现机械效率计算，强化模型建构的科学思维，结合直升机灭火等实际案例，培养能量观念的物理观念，例题与巩固练习梯度设计，助力学生自主学习与教师教学评估，提升解决实际问题能力。

2025-2026学年度沪粤版（2025）物理九年级上册导学案11.3机械效率 ★知识点 有用功、额外功和总功 【导入】为了把重100 N的沙子从一楼运上三楼，体重相同的小刚、小明和小亮三位同学采用了如图所示的三种方法．小刚用桶提着上楼的方法，小明采用滑轮提升小桶的方法，小亮采用滑轮提升口袋的方法． (1)将沙子运上三楼，他们对沙子做的功为________J. (2)小刚将沙子运上三楼，除了对沙子做功，还要对_____和_____做功． (3)小明将沙子运上三楼，拉力为______N，拉力做的功为_______J. (4)小亮将沙子运上三楼，拉力为______N，拉力做的功为_______J. (5)由此可见，使用动滑轮______省力，_______省功．(均选填“可以”或“不可以”) 结论： (1)对人们有用的功叫做__________，如对_________做的功． (2)不需要但又不得不做的功叫做_________，如对桶、口袋、动滑轮等做的功． (3)有用功与额外功之和叫做______________． 【例1】用重20 N的水桶到3 m深的井中打一桶水，水重30 N，不计绳重，则打一次水做的有用功是_______J，额外功是_______J，总功是_________J；若不慎将水桶落入井中，现打捞水桶，里面也带了同样多的水，则此时有用功是_______J，额外功是_________J，总功是__________J. 【例2】小明同学的体重为500 N，他用重10 N的水桶提着重100 N的水爬上高5 m的楼梯，则他做的有用功和额外功分别是 (　　) A．500 J　50 J B．500 J　2 550 J C．550 J　2 500 J D．3 000 J　50 J 【例3】分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一个物体提升相同的高度，做的有用功（ ） A.杠杆最多 B. 斜面最多 C.滑轮组最多 D.一样多 ★知识点 机械效率 1．定义：有用功W有用与总功W总的比值．用符号η表示． 2．机械效率的计算公式：η＝×100%. 注意事项： (1)机械效率η是个百分数，没有单位． (2)机械效率与功率的比较． ①机械效率反映的是有用功占总功的百分比，和机械做功的快慢无关． ②功率反映力做功的快慢，和做多少有用功无关． ③机械效率和功率没有任何关系． (3)机械效率的高低与是否省力无关；与机械做功的多少无关． 【例4】下列关于功率和机械效率的说法中，正确的是( ) A．做功多的机械，机械效率一定高 B．功率大的机械，做功一定多 C．机械效率高的机械，功率一定大 D．做功快的机械，功率一定大 【例5】.关于功率、机械效率，下列说法正确的是( ) A．机械效率越大，其功率就越大 B．越省力的机械，其功率就越小 C．做功越慢的机械，其机械效率就越低 D．有用功与总功的比值越大的机械，其机械效率就越高 【例6】用一个动滑轮提升重物，已知做的总功是100J，有用功是60J,则机械效率为_________ 【例7】用一个机械效率为80%的动滑轮提升重物，已知做的总功是200J，则有用功是_______J，额外功是_____J ★常见机械效率类型 ①竖放滑轮公式 物理量（S为拉力F或绳子自由端移动的距离、n为绳子股数、h为重物上升的高度） 有用功：克服物体重力做的功W有=G物h 额外功：克服动滑轮自重、绳与滑轮之间的摩擦做的功，W额外=W总-W有用 ；若不计摩擦，W额外=G动h 总功：W总=FS 机械效率：① ②不计摩擦时 【例8】.如图所示，人向下拉绳提升重物．已知物体重400 N，动滑轮重60 N，不计绳重及摩擦，将重物匀速提升0.5 m，人需要用的拉力为_______N，绳子自由端移动的距离为______m，人所做的有用功为_________J.总功为_________J，机械效率为_________. 【例9】如图所示，滑轮组下面悬挂一重为12N的物体，在竖直向上的拉力F的作用下，该物体在10s内被匀速提升了0.5m，拉力F的大小为5N。关于该滑轮组，下列计算结果正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离是1m B．有用功为0.6J C．总功为5J D．额外功为1.5J 【例10】如图所示，用滑轮组提升重物时，将重600N的物体在10s内匀速提升了2m，已知动滑轮重为100N（不计绳重和摩擦），则提升重物的过程中正确的是（　　） A. 绳子自由端拉力F的大小为300N B. 滑轮组的机械效率为60% C. 提升物体的过程中，额外功为200J D. 绳子自由端拉力F的功率为150W 【例11】如图所示，某工人利用滑轮组将一个重为900 N的货箱在6 s内匀速提升了3 m．此过程中，绳子自由端所受的拉力F为400 N．求： (1)工人做的有用功； (2)滑轮组的机械效率． ②横放滑轮机械效率 物理量：物体与水平面间摩擦力f、物体移动的距离S物，拉力F、拉力F移动的距离S、机械效率η、连接滑轮的绳子股数n，则S=n S物 有用功：W有 = f S物 总功：W总 =FS=F·nS物 机械效率： 【例12】用轻质滑轮组匀速水平拉动地面上重为300N的物体，移动10m，若拉力F=30N，物体摩擦力f=45N，则A点拉力FA= N，有用功为_______J, 总功为_________J,机械效率η= 。 【例题13】如图所示的滑轮组，用F＝50N的拉力，拉动水平地面上重为300N的物体，使物体匀速前进了2m。物体和地面之间的摩擦力为45N，在此过程中，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离是2m B．拉力做的功是100J C．滑轮组的机械效率是45% D．A点受到的拉力为300N ③斜面类机械效率 物理量：物体重力G物、沿斜面的拉力F、物体受到的摩擦力f、斜面长S、斜面高度h、机械效率η 有用功：W有 = G物h 总功：W总=FS 机械效率： 【例14】如图所示，一辆货车匀速从山底A开到山顶B．货车重为5.0×104 N，山坡AB的长s为2 000 m，高h为300 m，牵引力保持2.5×104 N不变，不计空气阻力．求： (1) 汽车从山底开到山顶牵引力所做的有用功； (2)山坡的机械效率． ★巩固练习 1. 如图，用下列装置提升同一重物，若每个滑轮重相同，不计摩擦，则机械效率最高的装置是（   ） 2. 工人用滑轮组将一箱货物从一楼提升到五楼。加上润滑油猴滑轮转动灵活了，如果再用它把同样的重物从一楼提升到五楼所做的（ ） A. 有用功减小，总功不变 B.有用功不变，总功减小 C.有用功增加，总功不变 D.额外功减小，总功不变 3. 2024年2月，贵州多地突发山火，紧急启动直升机取水灭火。直升机每次尽可能取更多水的目的是什么（ ） A.增大有用功 B.减小额外功 C.增大总功 D.增大功率 4. 如图，用滑轮组提升重物时，重800N的物体在10s内匀速上升了1m。已知拉绳子的力F为500N，则提升重物的过程中（ ） A.绳子自由端被拉下3m B.做的有用功是800J C.拉力F的功率是80W D.滑轮组的机械效率是60% 5. 如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为G的物体，若拉力的大小为F，物体和地面之间的摩擦力大小为f，A点的拉力为FA，则下列滑轮组的机械效率表达式正确的是（ ） 6. 如图所示，用滑轮组把重为200N的货物提到9m高的楼上，所用拉力为80N，则总功和滑轮组的机械效率分别是（　　） A．1400J 80% B．1800J 80% C．1800J 83.3% D．2160J 83.3% 7. 关于机械效率，下列说法正确的是（　　） A．机械效率越高，所做的有用功越多 B．总功少的机械，效率越高 C．额外功少的机械，机械效率越高 D．总功一定时，有用功多的机械的效率高 8. 如图所示，工人用250N的力F将重为400N的物体lOs内匀速提升2m，在此过程中，滑轮组的机械效率为 ，拉力的功率为 W． 2 学科网（北京）股份有限公司 $