10.3 机械效率 教学课件-2025-2026学年鲁科版物理八年级下学期

该初中物理课件围绕“机械效率”展开，涵盖有用功、额外功、总功的概念，机械效率公式及影响因素。通过温故知新复习功的原理，结合生活“效率”类比导入，以搬运沙子场景分析做功，用表格数据作为学习支架衔接知识。 其亮点在于通过生活场景建构物理模型（科学思维），设计滑轮组实验探究影响因素（科学探究），结合例题强化能量观念应用。帮助学生培养科学思维和探究能力，教师可利用结构化资源提升教学效果。

10.3 机械效率 温故知新 功的原理： 用机械时做的功，都不会少于不用机械时所做的功 ≥ 多做功？ 机械存在重力和摩擦 生活中我们常常会遇到“效率”这个词，例如学习效率、工作效率等。利用机械帮助我们完成某项任务，也会涉及效率问题，我们称为机械效率。 新课教学 要研究机械效率，就要先研究使用机械做功的情况。 机械效率 种子的发芽率 树的成活率 及格率（优秀率） “率”=有用量/总量，表示事物某一方面的优劣。 【思考】为了把100N的沙子运到三楼，你会采用哪种方法？ 在这4种过程中，人分别对什么物体 做功？ ①人做功 1.对沙子做功 2.对桶做功 3.克服自重做功 ③人做功 1.对沙子做功 2.对口袋做功 3.对动滑轮做功 ②人做功 1.对沙子做功 2.对桶做功 3.对动滑轮做功 沙子重100 N 人体重400 N 动滑轮重10 N 桶重 20 N 口袋重 5 N 地面到三楼高 6 m 人提沙子做功 人拉滑轮做功 人拉滑轮做功 对沙子做功 对沙子做功 对沙子做功 无利用价值，但又不得不做的功 为了达到目的必须做的功（有利用价值的功） 对桶做功 克服自重做功 对桶做功 对动滑轮做功 对袋子做功 对动滑轮做功 知识归纳 总功 动力对机械所做的功 有用功 对我们有用的，是我们需要做的功 是无论采取哪种办法都必须做的功 额外功 并非我们需要但又不得不做的功 既没有利用价值而又不得不做的功 公式 G G F F h 动滑轮重为G动，不计摩擦和绳重 W总=Fs=（G+G动）h 克服滑轮重力所做的功 克服物体重力做的功 W有=Gh 人的拉力所做的功 W额=G动h 有用功 额外功 总功 一.有用功和额外功 有用功：为了达到目的必须做的功。（W有 ） 额外功：为了达到目的不需要但又不得不做的功。（W额） 产生原因： a.克服机械自重、容器重等做的功； b.克服摩擦力做的功。 总功：有用功和额外功的总和。（W总） W总 = W有 + W额 练习：辨别有用功 1、用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功？ 提水所做的功是有用功；提水桶所做的功是额外功。 2、如果桶掉到井里，从井里捞桶的时候，捞上的桶里带了一些水，这种情况下哪部分是有用功，哪部分是额外功？ 提水桶所做的功是有用功；提水所做的功是额外功。 哪些功是有用功？哪些功是额外功？ 克服重物重力所做的功为有用功。 克服摩擦力所做的功为额外功。 克服泥土重力所做的功为有用功。 克服抓斗和机臂重力所做的功，还有克服摩擦力所做的功为额外功。 例题 简化为如下模型 每个钩码的质量是100g，将钩码提升0.1m， 此时甲图的弹簧秤示数是2N，乙图示数为1.2N，求两种情况下的有用功，额外功，总功？ G/N h/m W直/J F/N s/m W机/J 2 0.1 1.2 0.2 功的原理 使用任何机械不省功。 二、机械效率 ×100%　　　　　　　　　　 有 用 额 外 总功 读作yita 注： 1.百分数 2.没有单位 3. η能不能大于1？ 一些机械的机械效率 判断下面说法中是否正确？ 1．有用功越多，机械效率越高（        ） 2．额外功越少，机械效率越高（        ） 3．做总功越多，机械效率越低（        ） 4．做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高（       ） 5．做相同的总功时，有用功越多，机械效率越高（       ） 6．机械效率越高，越省力（        ） 知识归纳 机械效率 定义：有用功跟总功的比值 意义 表示机械做功时，有用功在总功中所占的比例，是机械性能的重要指标 公式 单位 机械效率是一个没有单位的物理量，常用百分数表示 提高机械效率的主要办法 改进结构 减小摩擦 机械效率、功率的区别和联系 机械效率 功率 相同点 两者都是表示机械做功性能的重要指标。 不同点 机械效率是表示机械做功时，有用功在总功中所占的比例。 功率表示的是机械做功的快慢。 两者之间没有必然的联系 测量滑轮组的机械效率 W有用 W总 η＝ 实验原理： = F 实验器材: 弹簧测力计、刻度尺、 铁架台、滑轮、细线、钩码。 注意事项: 竖直向上，缓慢拉动测力计。 次数 钩码重力 G/N 提升高度 h/J W有用/J 拉力 F/N 绳端移动距离s/m W总功/J 机械效率 η 1 2 3 实验：测滑轮组的机械效率 实验A：保持动滑轮重一定，改变钩码重力。 0.5N 0.1m 0.05J 0.3N 0.3m 0.09J 55.5% 2N 0.1m 0.2J 0.8N 0.3m 0.24J 83.3% 4N 0.1m 0.4J 1.5N 0.3m 0.45J 88.8% 结论：所用滑轮组一定时，物体越重，机械效率越高。（课本89） 实验：测滑轮组的机械效率 实验B：保持钩码重力一定，改变动滑轮重。 结论：物重一定，动滑轮越重，机械效率低。(89补充) 2 2 0.1 0.1 0.8 0.7 0.3 0.4 0.2 0.2 0.24 0.24 83.3% 71.4% 怎样才能提高机械的效率？ 关键是减少额外功！ 改进结构，使其合理、轻巧 经常保养、定时润滑 减少机械自重 减少摩擦 在额外功一定时，尽量提高有用功的大小 课本89 2.怎样才能提高机械的效率？ 功率P 机械效率η 定义：做功与时间的比值 物理意义：做功快慢 定义:有用功与总功的比值 物理意义：机械对总功的利用率 功率与机械效率辨析 功率P：做功与时间的比值 机械效率η:有用功与总功的比值 例题: 下列说法中正确的是( ) A. 机械效率越高，机械做功一定越快　 B. 做功越多的机械，机械效率一定越高 C. 功率越大的机械，机械效率一定越高 　 D. 做功越快的机械，功率一定越大 D 因此 η与P_________（填"有"或“没有”）关系 没有 三、实验探究：测量滑轮组的机械效率 1.实验原理 2.实验器材 弹簧测力计、刻度尺 铁架台、滑轮、细线、钩码 3.注意事项 竖直向上，缓慢或匀速拉动测力计，此过程进行时读数 G动/N G/N h/m F/N s/m W有/J W总/J 1 0.6 1 0.1 0.8 0.3 0.1 0.24 42% 2 0.6 2 0.1 1.2 0.3 0.2 0.36 56% 3 1.4 2 0.1 1.5 0.3 0.2 0.45 44% 结论： 动滑轮重一定,物重越大，机械效率越高。 结论： 物重一定，动滑轮越重，机械效率低。 提高机械效率 W有 G物↑ W额 G机械↓ f↓ 例1.如图所示，斜面长5m，高3m，小明用绳子沿斜面将重为300N的木块由斜面底端匀速拉到顶端，拉力大小为240N，绳重不计．求： （1）小明做的有用功； （2）斜面的机械效率； （3）木块与斜面间的摩擦力。 F 解： (1)W有=Gh=300N×3m=900J (2)W总=Fs=240N×5m=1200J (3)W额=W总-W有=1200J-900J=300J 例2.用如图所示的滑轮组提升重物，已知物体重为200N，动滑轮的重为50N，5s内可使物体匀速上升2m，不计绳重和摩擦。求： （1）拉力所做的功； （2）拉力的功率； （3）滑轮组的机械效率。 解： (1)有图可知 n=2 s=2h=2×2m=4m W总=Fs=125N×4m=500J (2) (3)W有=Gh=200N×2m=400J 例3：如图所示, 重1000N的物体与地面间的滑动摩擦力为 f=300N,为了使物体以v=0.2m/s匀速前进，必须在绳端施加F=120N的水平拉力。求： （1）60s内拉力做功 （2）拉力的功率 （3）则滑轮组的机械效率 解： (1) 由图知n=3 则s=3s物=3×12m=36m W总=Fs=120N×36m=4320J (2) (3)W有=f s物=300N×12m=3600J 例4.质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图象如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计。 (1)影响滑轮组机械效率的因素之一是_______________。 (2)若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，求拉力的功率。 (3)求动滑轮受到的重力。 (4)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少？ 物重或动滑轮重 解：(2)n=3 s=nh=3×6m=18m W=Fs=400N×18m=7200J 例题4.质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图象如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计。 (3)求动滑轮受到的重力。 (4)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少？ (3) 解得 G动=200N (4) 练习1．在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化为如图所示的滑轮组．为了尽快疏通道路，交警指挥拖车只用了30 s时间，将水平路面上质量是1.5t的故障车匀速拖离了现场．若故障车被拖离的速度是5 m/s，绳子自由端的拉力F是500 N，地面对故障车的摩擦力为其重力的0.08倍。求： (1)拉力F在30 s内所做的功； (2)整个装置的机械效率。 解： (1)s车＝v车t＝5 m/s×30 s＝150 m 由图知，n＝3，s＝3s车＝3×150 m＝450 m W总＝Fs＝500 N×450 m＝2.25×105 J (2)f＝0.08G＝0.08mg＝0.08×1500kg×10N/kg＝1200N W有＝f s车＝1 200 N×150 m＝1.8×105 J 练习2．(2019·襄阳改编)工人师傅用如图所示的滑轮组将重为600N的货物匀速提升了2m，做了1500J的功．求： (1)滑轮组的机械效率； (2)当他用400N的拉力匀速提升其它货物时，额外功占总功的15%，求提升货物的重。 解： (1)W有＝Gh＝600 N×2 m＝1200 J,W总＝1 500 J (2)额外功占总功的15%，则有用功占总功的为85%，即η′＝85%， 由图知，n＝3，滑轮组的机械效率： 练习3： 如图所示,用滑轮组拉着重600N的物体A沿着水平方向匀速移动,在40s内物体移动了8m , 拉力F做的功为1280J 。求: (1)拉力F的大小及拉力的功率 ; (2)若动滑轮的重力为12N(不计绳重及摩擦),计算滑轮组的机械效率。 解： (2) (1) Lavf58.20.100 $