11.3 机械效率 课件-2025-2026学年物理沪科版八年级全一册

该初中物理课件聚焦“机械效率”核心内容，涵盖有用功、额外功、总功的概念及关系，机械效率的定义、计算与影响因素。通过“运沙子三种方法”的生活情境导入，引导学生从实际问题出发，逐步建立对机械效率的认知，搭建从具体到抽象的学习支架。 其亮点在于注重科学探究与科学思维培养，设计滑轮组、斜面机械效率测量实验，通过控制变量（如物重、动滑轮重）分析影响因素，结合“汲水”“打捞水桶”等实例深化理解。采用对比（机械效率与功率）、案例分析等方法，帮助学生构建知识体系，既提升学生实验操作与推理能力，也为教师提供完整的教学资源，提高课堂效率。

第十一章 简单机械 第1课时 认识机械效率 第3节 机械效率 学有鸿鹄志 展翅任翱翔 1 导入新课 小红家最近买了一处新房，家在三楼。他们想把洗手间、厨房装修一下，需把沙子运到三楼。有如图所示的3种方法供参考：第1种是人直接提着沙子上楼；第2种是把沙子放进桶里，人通 过动滑轮把沙子拉上楼；第3种是把 沙子放进质量较小的袋子里，人通 过动滑轮把沙子拉上楼。 探究新知 探究点1 有用功、额外功和总功 1.用弹簧测力计将勾码匀速提升一定高度。如图a，记录弹簧测力计示数。 a 2.用弹簧测力计并借助一只动滑轮将同样的勾码匀速提升相同高度，如图b。记录弹簧测力计示数。 3.并将记录下的弹簧测力计示数填入表格中，并完成表格。 b 钩 码 重 力 G/N 直接用手提升钩码 利用动滑轮提升钩码 弹簧测力计的示数F/N 钩码提升的高度h/m 拉力做的功W1/J 弹簧测力计的示数F′/N 钩码提升的高度h′/m 弹簧测力计通过的距离s/m 提升重物做的功W2/J 提升动滑轮做的功W3/J 拉力做的功W4/J 1                   2                   3                   实验证明，使用机械做功时，尽管它会给我们带来如省力、方便等有利因素，但是，由于机械本身的自重，以及摩擦等因素的影响，需要额外做一些功。 G F 为了达到目的，必须做的功 三种功之间的关系: W总= W额+ W有 要达到目的，完成有用功，必须施加力 F 对滑轮做功，是总功。 提升重物，要克服滑轮重力和摩擦而额外做功，否则不能完成任务。这个功不是目的而又不得不做，是额外功。 我们用水桶从井中汲水，那么对桶中的水做的功是_______，拉力所做的功是________，对水桶做的功是_______。假如水桶掉进了井中，打捞起水桶的过程中，对桶中的水做的功是_______，对水桶做的功是_______。(均选填“有用功”“额外功”或“总功”) 有用功 总功 额外功 额外功 有用功 练一练 请分别计算出三种情况下有用功、额外功和总功分别是多少？ 人提沙子做功 对沙子做功 对桶做功 W1 = 600 J 克服自重做功 总功 3120J 额外功2520 J 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 W2 = 120 J W3 = 2400 J 有用功600 J 对沙子做功 W1 = 600 J 对桶做功 对动滑轮做功 有用功600J 额外功180J 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 人拉滑轮 利用桶做功 W2 = 120 J W3 = 60 J 总功 780 J 对沙子做功 对口袋做功 对动滑轮做功 人拉滑轮 利用口袋做功 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 W1 = 600 J W2 = 30 J W3 = 60 J 有用功600J 额外功90J 总功 690 J 你能算出刚才三种办法中有用功在总功中占的百分比吗？ 探究点2 机械效率的大小 工作中，我们总是希望额外功越少越好，也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。物理学中，将有用功跟总功的比值叫作机械效率。 机械效率 物理意义：表示有用功占总功的百分比。 有用功占总功的比例越大，机械效率越高。 2.机械效率一般用百分数表示，没有单位。 1.对于实际机械，由于总是有额外功存在，一定有η＜1。 特别提醒 (1)机械效率可以提高到100% 。( ) (2)机械效率高的机械，做的有用功多。( ) (3)做功慢的机械，机械效率不一定低。 ( ) (4)机械越省力，其机械效率越高。( ) (5)有用功一定时，减少额外功能提高机械效率。 ( ) × × × √ √ 概念辨析 常见机械的效率 起重机 40%～50% 抽水机 60%～80% 离心式水泵 60%～80% η1= 600J W总1 ×100% ≈ η2= 600J W总2 ×100% ≈ η3= 600J W总3 ×100% ≈ 在图中三种不同做功方式中，我们已经计算出了有用功、额外功和总功。求三种不同方式的机械效率 （W总1=3120J、W总2=780J、W总3=690J） 19% 77% 87% 机械效率与功率的对比 机械效率 功率 定义 有用功与总功的比值 功与做功时间的比值 物理意义 反映机械做功性能的好坏 表示物体做功的快慢 公式 影响因素 有用功W有、总功W总 功W、完成此功所用的时间t 单位 无单位，用百分数表示 瓦(W） 说明 机械效率和功率是两个不同的物理量， 它们之间没有直接关系 课堂小结 使用机械是否省功 功的原理 三种功 使用任何机械都不省功 有用功(W有) 额外功(W额) 总功(W总) 机械效率 W总= W额+ W有 η总小于100% 有用功跟总功的比值 随堂检测 1.一台起重机将重3600 N的货物提高5 m。求： (1) 起重机做的有用功是多少？ (2) 如果额外功是12000 J，起重机的机械效率是多少？ 解：(1) W有＝Gh＝3600 N×5 m＝18000 J； (2) 如果额外功是12000 J，则总功为： W总＝W有+W额＝18000 J+12000 J＝30000 J； 起重机的机械效率： ==60 2.用一个动滑轮，将200N的物体匀速提升2m，所用拉力F为120N，此动滑轮的机械效率是多少？ 解：已知G=200N，h=2m，F=120N，s=2h=4m W有=Gh=200N×2m=400J W总=Fs=120N×4m=480J = ≈ 83.3% 第十一章 简单机械 第2课时　测量机械效率 第3节 机械效率 学有鸿鹄志 展翅任翱翔 23 导入新课 我们骑自行车上坡时，选择怎样的路线更轻松？往汽车上搬运较重的货物时，常常看到搬运工人搭上一个长木板，沿木板就可以把货物轻松地推上去，这是为什么？那这样是否省功呢？我们能用实验来探究说明吗？ 探究点 测量滑轮组的机械效率 探究新知 提出问题 如何测量滑轮组的机械效率？ 测量滑轮组的机械效率 【实验原理】 【实验器材】 弹簧测力计、刻度尺、铁架台、 滑轮、长约2m的细绳、钩码。 注意：竖直向上，缓慢拉动测力计 探究实验 = 装置 物重 G/N 高度 h/m 有用功 W有/J 拉力 F/N 距离 s/m 总功 W总/J 机械效率η 甲 乙 W总 = Fs W有 = Gh F F 【实验一】 保持动滑轮重一定，改变钩码重力。 同一机械，提升的重物不同时，机械效率不同，提升的重物越重，机械效率越大。 【结论一】 F F 【实验二】 保持钩码重力一定，改变动滑轮重。 F F 装置 物重 G/N 高度 h/m 有用功 W有/J 拉力 F/N 距离 s/m 总功 W总/J 机械效率η 甲 乙 物重一定时，动滑轮越重，机械效率越低。 【结论二】 ①同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率越高。所以增大物体的重力，可以增大有用功占总功的比例，提高机械效率； ②提升相同重物的情况下，动滑轮重力越小，机械效率越高。所以减小滑轮组中动滑轮的自重，可以减小额外功占总功的比例，提高机械效率； 归纳总结 提高机械效率的方法 (1)增加有用功： 在机械能承受的范围内，增加物重； ①改进机械结构，减轻机械自重； ②定期保养，减小机械间的摩擦 (加润滑油)。 归纳总结 (2)减少额外功： 关于测量滑轮组机械效率的几点说明: 滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关 1.在测滑轮组的机械效率时，可以不测量 s 和 h ； 2.若不考虑绳重和摩擦，只计动滑轮重力时: 关于测量滑轮组机械效率的几点说明: 例1 某实验小组利用如图所示的装置测滑轮组的机械效率，记录数据如表： 案例分析 实验序号 钩码重G物/N 钩码上升的高度h/m 弹簧测力计的示数F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η/% ① 4 0.1 1.8 0.3 74.1 ② 6 0.1 2.4 0.3 ____　 匀速 (1)实验时，应沿竖直方向______拉动弹簧测力计。 (2)第②次实验中，拉力做的总功是_______ J，滑轮组做的有用功是_______J，滑轮组的机械效率 η＝ _______ （结果精确到0.1%）。 0.6　 83.3%　 0.72 实验序号 钩码重G物/N 钩码上升的高度h/m 弹簧测力计的示数F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η/% ① 4 0.1 1.8 0.3 74.1 ② 6 0.1 2.4 0.3 _____ (3)由记录的数据分析，两次机械效率不同的主要原因是______________。 钩码重不同　 实验序号 钩码重G物/N 钩码上升的高度h/m 弹簧测力计的示数F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η/% ① 4 0.1 1.8 0.3 74.1 ② 6 0.1 2.4 0.3 ____ 例2 房屋装修时，工人利用滑轮组提升物体。如图所示，已知物体的重力为800 N，在绳子自由端用500 N的力拉着物体在竖直方向上做匀速直线运动，物体被提升了3 m，该滑轮组的机械效率为________。如果要提高滑轮组的机械效率，可采用的措施有________ (填写序号)。 ①增加物体的重力； ②增加提升物体的高度； ③减小动滑轮的重力。 80% ①③ 探究斜面的机械效率 拓展延伸 探究斜面的机械效率 实验 倾斜程度 斜面 材料 木块重力G/N 斜面高度h/m 有用功W有/J 拉力F/N 斜面长度s/m 总功 W总/J 机械效率η 1 较缓 木板 1.50 0.058 0.0870 0.50 0.3 0.150 58.0% 2 较陡 木板 1.50 0.075 0.1135 0.60 0.3 0.180 62.9% 3 陡 木板 1.50 0.086 0.1298 0.65 0.3 0.195 66.6% 4 棉布 1.50 0.086 0.1298 1.00 0.3 0.300 43.3% 5 毛巾 1.50 0.086 0.1298 1.18 0.3 0.354 36.7% 斜面的机械效率与 1.斜面的倾斜程度有关：粗糙程度相同，拉同一物体，斜面的倾斜程度越大，即斜面越陡，机械效率越高； 2.斜面的粗糙程度有关：倾斜程度相同，拉同一物体，粗糙程度越小，即斜面越光滑，机械效率越高。 斜面越陡，越不省力，机械效率越高。斜面的 倾斜程度相同时，斜面越光滑，机械效率越高。 归纳总结 = 用同一滑轮组提升重力不同的物体时，机械效率不同，被提升的物体越重，机械效率越高； 用不同的滑轮组提升同一物体时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。 1.滑轮组机械效率的规律 课堂小结 2.提高机械效率的方法 减轻机械自重; 减小机械间的摩擦(加润滑油); 在情况允许下增加物重。 1.关于机械效率，下列说法中正确的是（ ） A.机械效率高的机械做的有用功多 B.机械效率高的机械做功快 C.机械效率高的机械做功多 D.机械效率高的机械做的有用功在总功中的比例大 D 随堂检测 2．在探究“影响滑轮组机械效率的因素”时，小明同学用图所示甲、乙两个相同的滑轮组来验证的猜想是：滑轮组的机械效率可能与（　　） A．被提升物体重力有关 B．动滑轮重力有关 C．物体被提升的高度有 D．承重绳子的段数有关 A 甲 乙 3. 如图所示，利用动滑轮提升货物，动滑轮重为 20 N，不计绳与动滑轮间的摩擦及绳子重力。第一次把重为 100 N的货物匀速提升，这个过程动滑轮的机械效率为η1；第二次把重为 200 N的货物匀速提升，这个过程中动滑轮的机械效率为η2，则（ ） A.η1 < η2 B. η1 > η2 C. η1 = η2 D. η1和η2的关系无法确定 A 4．图为测量滑轮组机械效率的 实验装置，钩码总重6 N。 （1）实验时要竖直向上______ 拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为 ______N，若钩码上升的高度为8cm,则弹簧测力计向上移动______cm,该滑轮组的机械效率为________。 匀速 2 .4 24 83.3% （2）若仅增加钩码的个数，该滑轮组的机械效率将_______。（选填“增大”、“减小”或“不变”） 增大 5.一台起重机将3600 N货物提高4 m，起重机做的有用功是多少？如果额外功是9600 J，总功是多少？机械效率是多少？起重机所做的额外功是由哪些因素引起的？ 解：起重机做的有用功是： =Gh=3600N=14400J 总功是=+=14400J+9600J=24000J 机械效率=60% 起重机所做的额外功是由动滑轮、起重臂和钢丝绳所受的重力以及摩擦引起的。 $