11.5 机械效率 课件-2025-2026学年物理苏科版(2024)九年级上册

该初中物理课件围绕“机械效率”核心知识点，通过“提升物块手的拉力做功与克服重力做功是否相同”的问题导入，结合“再探动滑轮”实验活动，引导学生测量数据并发现有用功小于总功，逐步建立有用功、额外功、总功的概念，搭建从具体现象到抽象规律的学习支架。 其亮点在于以科学探究为核心，通过动滑轮实验、斜面效率实验等让学生动手操作，结合“水桶打水与捞桶”情境辨析有用功与额外功，培养科学思维和模型建构能力。资料中系统呈现机械效率公式推导、影响因素总结及实验数据表格，落实物理观念中的能量观念。学生通过实例分析深化理解，教师可借助实验设计和分层练习提升教学效果。

11.5 机械效率 苏科版九年级上册 导入新课 提升物块0.2 m手的拉力所做的功和克服物块重力所做的功相同吗? 不相同，由于滑轮轴间存在摩擦阻力， 因此在提升物块时还需要克服摩擦阻力做功；动滑轮工作时，还需要克服动滑轮的重力做功,因此手的拉力所做的功大于克服物块重力所做的功。可见机械存在着效率问题，这节课，我们就来学习机械效率。 新知讲解 21cnjy.com 21cnjy.com 21cnjy.com 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。 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 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 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。 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。 【想想议议】 视频欣赏：有用功和额外功 W有用=Gh 2、木块沿着粗糙斜面匀速上升请用图中已知量表示出有用功和总功。 学以致用 F 0 1 2 h s G W总=Fs 二、机械效率 新知讲解 使用简单机械做功，总功大于有用功。有用功与总功的比值越大， 说明机械的效率越高. 1、定义：我们把有用功和总功的比值叫做机械效率。 2、机械效率用字母 η表示机械效率，则计算公式可以表示为： η= W有 W总 ×100% 已知每层楼高3米。砂子重100N，动滑轮重10N，不计摩擦和绳重。利用动滑轮将砂子从一楼拉到三楼过程中， W有、W外、W总分别为多少？有用功与总功的比值是多少？ 这里的有用功和总功的比值，称为机械效率，符号η W有 = G物∙h = 100N×6m = 600J W外 = G轮∙ h = 10N×6m = 60J W总= W有+W外＝600J+60J=660J W有/W总＝600J/660J ≈ 90.91% 机械效率 11 机械效率 1. 机械效率：有用功跟总功的比值叫机械效率（η） 2. 公式： W有 η= --- ×100% W总 一般情况下，因为额外功大于0，所以机械效率总小于1。 注意： 1）有用功所占总功的比例越大，机械效率越高。 2）机械效率与是否省力、功率大小、提升高度、绳子的绕法、做功的多少无关。 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 （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 ） 得出结论：对光滑程度相同的斜面，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高。 斜面的倾斜程度 小车重力G（牛） 斜面高度h（米） 沿斜面拉力F（牛） 斜面长s（米） 有用功 W有用（焦） 总功W总（焦） 机械效率η 较缓 较陡 最陡 1.斜面机械效率跟斜面的粗糙程度有关 在使用倾斜程度相同的斜面，斜面越光滑，斜面的机械效率越大。 2.斜面机械效率跟斜面的倾斜程度有关 在使用光滑程度相同的斜面，斜面越陡（倾斜程度越大），斜面的机械效率越大。 η=W有用/W总= G物h/FS 斜面机械效率 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%。 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 G物 η滑轮组= --- ×100% （其中：n为承担动滑轮和重物的绳子股数） nF拉 如果不计绳子重及轮与绳子间的摩擦： G物 η滑轮组= －－－－－ ×100% G物+G动 3、滑轮组的机械效率： 课堂小结 1、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，机械效率高 C. 额外功少的机械，机械效率高 D. 总功一定时，有用功多的机械效率高 D 课堂小练 机械效率会大于１吗？为什么？ 不会。因为额外功总大于0，所以机械效率总小于1 。 4、机械效率η一般用百分数表示，总小于1，无单位。 实际：η<1 （理想： η=1） 机械效率与是否省力、功率大小、提升高度、绳子的绕法和做功的多少等都无关。 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（        ） 4、某人用25N的拉力将100N的物体匀速拉上长5m、高1m的斜面顶端， 设斜面的机械效率为η，斜面对物体的摩擦力为f，则（　　 ） A．η=80%，f=5N B．η=80%，f=25N C．η=20%，f=5N D．η=20%，f=25N A 课堂小练 5、如图不计摩擦和绳重，用100N的力拉着重250N的物体匀速上升，物体上升速度是0.3m/s，该滑轮组的机械效为      ，动滑轮重为      N，拉力做功功率为      W。 83.3% 50 90 课堂小练 Lavf59.27.100 $