第十二章 简单机械 计算专题 机械效率相关计算 课件-2025-2026学年人教版物理八年级下册

该初中物理课件系统梳理了简单机械中机械效率的计算，通过公式总结（总功、有用功、额外功关系及机械效率公式）和分机械类型（竖直滑轮组、水平滑轮组、斜面）的表格对比，构建完整知识网络，明确不同情境下功的计算逻辑与力、距离关系。 其亮点在于采用“类型典例-分层评价”模式，如典例分滑轮组竖直提升、水平拉动、斜面问题，步骤拆解培养科学思维（模型建构、科学推理），素养评价结合起重车等实际情境，落实科学探究。基础题巩固公式应用，提升题深化综合能力，助力教师分层教学，学生高效复习。

第十二章 简单机械 计算专题 机械效率相关计算 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。 【重点】能说出机械效率的含义, 并能利用机械效率的公式进行不同 情境的计算。 【公式总结】 1. 总功、有用功和额外功之间的关系:W总= 。 2. 机械效率 = ,变形公式:W有= 和 W总= 。 W有+W额 W总 3. 求解方法: 机械 示例 图片 总 功W 总 有用 功W有 额外功W额 拉力与重力或摩擦力的关系 拉力移动 距离与物 体移动距 离的关系 竖直 使用 的滑 轮组 拉力 做的 功W总 =Fs 克服重力做的 功 W有= Gh 额外功为克服动滑轮重力做功W额=G动h(不计绳重和摩擦)或W额=W总-W有 F=(G物+G动) (不计绳重和摩擦) s绳=nh 机械 示例 图片 总功 W总 有用功 W有 额外功 W额 拉力与重力或摩擦力的关系 拉力移动 距离与物 体移动距 离的关系 水平 使用 的滑 轮组 拉力做的功W总=Fs 绳 克服摩 擦力做 的功W有=fs物 W额=W总-W有 F=f(不计绳重、 绳与滑轮间的摩擦以及动滑 轮重力) s绳=ns物 机械 示例 图片 总功 W总 有用功 W有 额外功 W额 拉力与重力或摩擦力的关系 拉力移动 距离与物 体移动距 离的关系 斜 面 拉力做的功 W总=Fs 克服重 力做的 功 W有= Gh 克服摩擦力做 的功W额=fs或W额=W总-W有 【典例分析】 (一)计算滑轮组竖直匀速提升物体的机械效率 1. 如图是某品牌升降衣架的结构简图,已知晾衣架上所 挂衣服重为40 N。某同学用力F拉动绳子自由端,在10 s 内使衣服匀速上升1 m,拉力F大小为12.5 N。不计绳重 和摩擦,g取10 N/kg。试求: (1)有用功是多少? 解:(1)在整个过程中,有用功W 有=G衣h=40 N 1 m=40 J 第1题图 解:(1)在整个过程中,有用功 W有=G衣h=40 N 1 m=40 J (2)拉力F做功是多少? 第1题图 解:(2)由图可知,承担物重的绳子段数为4段, 所以绳子移动的距离s=4h=4 1 m=4 m 整个过程中,拉力做的功W总=Fs=12.5 N 4 m=50 J 1. 如图是某品牌升降衣架的结构简图,已知晾衣架上所 挂衣服重为40 N。某同学用力F拉动绳子自由端,在10 s 内使衣服匀速上升1 m,拉力F大小为12.5 N。不计绳重 和摩擦,g取10 N/kg。试求: (3)此过程中该滑轮组的机械效率是多少? 解:(3)此过程中该滑轮组的机 械效率 ===80% 第1题图 解:(3)此过程中该滑轮组的机械效率 ===80% 1. 如图是某品牌升降衣架的结构简图,已知晾衣架上所 挂衣服重为40 N。某同学用力F拉动绳子自由端,在10 s 内使衣服匀速上升1 m,拉力F大小为12.5 N。不计绳重 和摩擦,g取10 N/kg。试求: (4)额外功是多少? 解:(4)额外功W额=W总-W有= 50 J-40 J=10 J 解:(4)额外功W额=W总-W有=50 J-40 J=10 J (5)一个动滑轮的质量是多少? 解:(5)动滑轮的重力G动= = =5 N 一个动滑轮的质量m== =0.5 kg 第1题图 解:(5)动滑轮的重力G动= = =5 N 一个动滑轮的质量m===0.5 kg 1. 如图是某品牌升降衣架的结构简图,已知晾衣架上所 挂衣服重为40 N。某同学用力F拉动绳子自由端,在10 s 内使衣服匀速上升1 m,拉力F大小为12.5 N。不计绳重 和摩擦,g取10 N/kg。试求: (二)计算滑轮组水平匀速拉动物体的机械效率 2. 如图所示,甲工人用水平推力F甲推动重为750 N的货 物,在水平路面上匀速移动2 m至仓库门口A处,用时10 s,此过程中,甲工人做功的功率P甲=30 W;乙工人接 着使用滑轮组拉动该货物,在同样的路面上匀速移动3 m 到达指定位置B,拉力F乙为80 N。求: (1)甲工人做的功; 解:(1)甲工人做的功W甲=P 甲t=30 W 10 s=300 J 第2题图 解:(1)甲工人做的功 W甲=P甲t=30 W 10 s=300 J (2)货物受到的摩擦力; 第2题图 2. 如图所示,甲工人用水平推力F甲推动重为750 N的货 物,在水平路面上匀速移动2 m至仓库门口A处,用时10 s,此过程中,甲工人做功的功率P甲=30 W;乙工人接 着使用滑轮组拉动该货物,在同样的路面上匀速移动3 m 到达指定位置B,拉力F乙为80 N。求: 解:(2)由题知,甲工人推动货物移动距离s1=2 m, 乙工人拉动货物移动距离s2=3 m 由W=Fs,可得甲工人的推力F甲===150 N 因为货物在水平路面上被匀速推动, 由二力平衡条件可得,货物受到的摩擦力f=F甲=150N 2. 如图所示,甲工人用水平推力F甲推动重为750 N的货 物,在水平路面上匀速移动2 m至仓库门口A处,用时10 s,此过程中,甲工人做功的功率P甲=30 W;乙工人接 着使用滑轮组拉动该货物,在同样的路面上匀速移动3 m 到达指定位置B,拉力F乙为80 N。求: (3)该滑轮组的机械效率。 第2题图 解:(3)由图可知,承担物重 的绳子股数n=3,则拉力端移动 距离s乙=3s2=3 3 m=9 m 克服摩擦力所做的功W有=fs2= 150 N 3 m=450 J 拉力F乙所做的功W总=F乙s乙= 80 N 9 m=720 J 滑轮组的机械效率 == =62.5% 解:(3)由图可知,承担物重的绳子股数n=3, 则拉力端移动距离s乙=3s2=3 3 m=9 m 克服摩擦力所做的功W有=fs2=150 N 3 m=450 J 拉力F乙所做的功W总=F乙s乙=80 N 9 m=720 J 滑轮组的机械效率 ===62.5% (三)计算斜面的机械效率 3. 在斜面上将一个重4.5 N的物体匀速拉到高处,沿斜 面向上的力是1.8 N,斜面长1.2 m、高0.3 m。把重物直 接提升至高处所做的功作为有用功,求: (1)这个斜面的机械效率。 解:(1)有用功W有=Gh=4.5 N 0.3 m=1.35 J 总功W总=Fs=1.8 N 1.2 m=2.16 J 这个斜面的机械效率 === 62.5% 第3题图 解:(1)有用功W有=Gh=4.5N 0.3 m=1.35 J 总功W总=Fs=1.8 N 1.2 m=2.16 J 这个斜面的机械效率 ===62.5% (2)斜面与物体之间的摩擦力。 解:(2)额外功W额=W总-W有= 2.16 J-1.35 J=0.81 J 由W额=fs,可得斜面与物体之间的摩 擦力f===0.675 N 第3题图 解:(2)额外功W额=W总-W有=2.16 J-1.35 J=0.81 J 由W额=fs,可得斜面与物体之间的摩擦力 f===0.675 N 3. 在斜面上将一个重4.5 N的物体匀速拉到高处,沿斜 面向上的力是1.8 N,斜面长1.2 m、高0.3 m。把重物直 接提升至高处所做的功作为有用功,求: 基础评价 1. 一个质量为80 kg的工人用如图所示的装置(包括滑轮 组及装石板的托板)提升石板。已知托板重200 N,每块 石板重200 N,工人在20 s内匀速竖直向上提升5块石板4 m,不计绳重和摩擦,此时装置的机械效率为80%(g取 10 N/kg)。求: (1)工人拉绳的力; 第1题图 解:(1)有用功W有=G石板h=5 200 N 4 m=4 000 J 不计绳重和摩擦,装置的机械效率为80%, 由 =,可得 总功W总===5 000 J 由图可知,n=2,则绳子自由端移动的距离s =2h=2 4 m=8 m 由W=Fs,可得工人拉绳的力F== =625 N 解:(1)有用功W有=G石板h=5 200 N 4m=4 000 J 不计绳重和摩擦,装置的机械效率为80%,由 =, 可得总功W总===5 000 J 由图可知,n=2,则绳子自由端移动的距离s=2h=2 4 m=8 m 由W=Fs,可得工人拉绳的力F===625 N (2)工人做功的功率; 解:(2)工人做功的功率P=== 250 W 第1题图 解:(2)工人做功的功率P===250 W 1. 一个质量为80 kg的工人用如图所示的装置(包括滑轮 组及装石板的托板)提升石板。已知托板重200 N,每块 石板重200 N,工人在20 s内匀速竖直向上提升5块石板4 m,不计绳重和摩擦,此时装置的机械效率为80%(g取 10 N/kg)。求: (3)动滑轮的重力。 解:(3)不计绳重和摩擦,由F=(G+G 动),可知动滑轮的重力 G动=2F-G石板-G托板=2 625 N-5 200 N -200 N=50 N 第1题图 解:(3)不计绳重和摩擦,由F=(G+G动), 可知动滑轮的重力G动=2F-G石板-G托板=2 625 N-5 200 N-200 N=50 N 1. 一个质量为80 kg的工人用如图所示的装置(包括滑轮 组及装石板的托板)提升石板。已知托板重200 N,每块 石板重200 N,工人在20 s内匀速竖直向上提升5块石板4 m,不计绳重和摩擦,此时装置的机械效率为80%(g取 10 N/kg)。求: 2. 如图所示的滑轮组,拉着物体A沿水平方向匀速运 动,在10 s内物体通过了10 m,弹簧测力计的示数是50 N,整个装置的机械效率是80%。求: (1)拉力F做的功和功率分别是多少? 解:(1)由图可知,动滑轮绕绳子 的段数n=2,弹簧测力计的示数为 50 N,即绳端拉力F=50 N,拉力F 做功W总=Fns=50 N 2 10 m=1 000 J, 拉力F做功的功率P=== 100 W 第2题图 解:(1)由图可知,动滑轮绕绳子的段数n=2, 弹簧测力计的示数为50 N,即绳端拉力F=50 N, 拉力F做功W总=Fns=50 N 2 10 m=1000 J, 拉力F做功的功率P===100 W (2)物体A受到地面的摩擦力是多少? 解:(2)有用功W有=W总 =1 000 J 80%=800 J 物体A受到地面的摩擦力f== =80 N 第2题图 解:(2)有用功W有=W总 =1 000J 80%=800 J 物体A受到地面的摩擦力f===80 N 2. 如图所示的滑轮组,拉着物体A沿水平方向匀速运 动,在10 s内物体通过了10 m,弹簧测力计的示数是50 N,整个装置的机械效率是80%。求: 3. 工人师傅要将重为960 N的木箱搬到1.5 m高的车厢 里。如图所示,他将一块5 m长的木板搁在地面与车厢之 间构成斜面,然后用沿斜面向上360 N的推力F将木箱以 0.5 m/s的速度匀速推上车厢。问: (1)使用斜面的好处是可以省 (选填“力”“功”或“距离”);请写出一条增大斜面机械效率的方法: ; 力 增大斜面的倾角(或减小斜面粗糙程度) 第3题图 (2)推力F的功率是多少; 解:(2)根据P===Fv可知,推力F的功率为 P=Fv=360 N 0.5 m/s=180 W 解:(2)根据P===Fv可知, 推力F的功率为P=Fv=360 N 0.5 m/s=180 W 3. 工人师傅要将重为960 N的木箱搬到1.5 m高的车厢 里。如图所示,他将一块5 m长的木板搁在地面与车厢之 间构成斜面,然后用沿斜面向上360 N的推力F将木箱以 0.5 m/s的速度匀速推上车厢。问: 第3题图 (3)斜面的机械效率是多少; 解:(3)根据题意,得有用功W有= Gh=960 N 1.5 m=1 440 J 总功W总=Fs=360 N 5 m=1 800 J, 斜面的机械效率 ===80% 第3题图 解:(3)根据题意,得有用功W有=Gh=960 N 1.5 m =1 440 J 总功W总=Fs=360 N 5 m=1 800 J, 斜面的机械效率 ===80% 3. 工人师傅要将重为960 N的木箱搬到1.5 m高的车厢 里。如图所示,他将一块5 m长的木板搁在地面与车厢之 间构成斜面,然后用沿斜面向上360 N的推力F将木箱以 0.5 m/s的速度匀速推上车厢。问: (4)木箱在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是多少。 解:(4)克服摩擦力所做的额外功为 W额=W总-W有=1 800 J-1 440 J= 36 J 由W额=fs可得,木箱所受斜面的摩擦 力为f===72 N 第3题图 解:(4)克服摩擦力所做的额外功为 W额=W总-W有=1 800 J-1 440 J=360 J 由W额=fs可得,木箱所受斜面的摩擦力为 f===72 N 3. 工人师傅要将重为960 N的木箱搬到1.5 m高的车厢 里。如图所示,他将一块5 m长的木板搁在地面与车厢之 间构成斜面,然后用沿斜面向上360 N的推力F将木箱以 0.5 m/s的速度匀速推上车厢。问: 素养评价 4. 如图甲所示是一辆起重车的图片,起重车的质量为 9.6 t,有四个支撑脚,每个支撑脚的面积为0.3 m2,起 重时汽车轮胎离开地面。起重机吊臂上的滑轮组在某次 作业中将质量为1.2 t的货物匀速提升的示意图如图乙所 示,钢丝绳的拉力F为5 103 N,货物上升过程的s-t图 像如图丙所示(不考虑绳重)。求提升货物的过程中: 甲 乙 丙 第4题图 (1)起重车对水平地面的压强; 解:(1)提升货物过程中,起重车的总重G总=G车+G物 =(m车+m物)g= (9.6 103 kg+1.2 103 kg) 10 N/kg=1.08 105 N 提升重物时,受力面积S车=4S支撑=4 0.3 m2=1.2 m2 提升货物过程中,起重车对水平地面的压强p车== ==9 104 Pa 解:(1)提升货物过程中,起重车的总重G总=G车+G物 =(m车+m物)g=(9.6 103 kg+1.2 103 kg) 10 N/kg=1.08 105 N 提升重物时,受力面积S车=4S支撑=4 0.3 m2=1.2 m2 提升货物过程中,起重车对水平地面的压强p车== ==9 104 Pa (2)拉力F的功率; 解:(2)由图丙可求得,货物上升的速度v物== =0.25 m/s 绳子的速度为v绳=3v物=3 0.25 m/s=0.75 m/s 拉力F的功率P=Fv绳=5 000 N 0.75 m/s=3 750 W 解:(2)由图丙可求得,货物上升的速度v物===0.25 m/s 绳子的速度为v绳=3v物=3 0.25 m/s=0.75 m/s 拉力F的功率P=Fv绳=5 000 N 0.75 m/s=3 750 W 4. 如图甲所示是一辆起重车的图片,起重车的质量为9.6 t,有四个支撑脚,每个支撑脚的面积为0.3 m2,起重时汽车轮胎离开地面。起重机吊臂上的滑轮组在某次作业中将质量为1.2 t的货物匀速提升的示意图如图乙所示,钢丝绳的拉力F为5 103 N,货物上升过程的s-t图像如图丙所示(不考虑绳重)。求提升货物的过程中: 甲 乙 丙 第4题图 (3)滑轮组的机械效率。 解:(3)提升货物过程中,滑轮组的机械效率 == =80% 解:(3)提升货物过程中,滑轮组 的机械效率 ===80% 4. 如图甲所示是一辆起重车的图片,起重车的质量为 9.6 t,有四个支撑脚,每个支撑脚的面积为0.3 m2,起 重时汽车轮胎离开地面。起重机吊臂上的滑轮组在某次 作业中将质量为1.2 t的货物匀速提升的示意图如图乙所 示,钢丝绳的拉力F为5 103 N,货物上升过程的s-t图 像如图丙所示(不考虑绳重)。求提升货物的过程中: 甲 乙 丙 第4题图 $