11.3 机械效率 课件-2024-2025学年沪科版物理八年级全一册

该初中物理课件聚焦“机械效率”核心内容，通过对比直接提升钩码与用动滑轮提升钩码的实验导入，结合运沙子任务情境，引导学生区分有用功、额外功和总功，搭建从具体现象到抽象概念的学习支架。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，通过测量滑轮组机械效率实验，运用控制变量法探究物重、动滑轮重对效率的影响，帮助学生理解η<1的本质。学生能在实践中建构物理观念，教师可依托结构化资源提升教学效率。

第三节 机械效率 第十一章 简单机械 沪科版2024 核心素养 机械效率 物理观念 结合实例分析什么是有用功、额外功和总功； 理解机械效率，会用公式进行简单的计算； 通过实验能说出提高机械效率的方法。 科学思维 通过观察、分析和讨论，理解额外功产生的原因，知道机械效率 η<1 科学探究 测量滑轮组的机械效率，掌握实验方法和技巧； 学习运用控制变量法进行探究实验，培养科学思维和实验能力。 科学态度与责任 知道提高机械效率的实际意义和方法，有合理改进机械、提高效率的意识，增强将科学服务于人类的责任感。 利用机械帮助我们工作，会给我们带来极大的方便。有的机械可以省力，有的机械可以省距离。利用滑轮组提升重物，绳端拉力所做的功与滑轮组对重物所做的功相同吗？ 导入新课 1.如图甲所示，用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，计算拉力所做的功。 2.如图乙所示，用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，计算弹簧测力计的拉力所做的功。 这两次拉力所做的功相同吗？为什么？ 新课教学 你选哪种方式将沙子运上三楼？ 1 对沙子做功 对桶做功 克服重力做功 1 3 2 2 对沙子做功 对桶做功 对滑轮做功 3 对沙子做功 对口袋做功 对滑轮做功 新课教学 要把重100N的沙子运上三楼。下图画了三种办法。 新课教学 哪种办法最好，哪种办法最不好？ ②人做功 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 1.对沙子做功 2.对桶做功 3.对动滑轮做功 新课教学 有用功和额外功 动滑轮对钩码的拉力所做的功叫作有用功，用W有用表示。 弹簧测力计的拉力所做的功，叫作总功，用W总表示。 用动滑轮提升钩码时，我们还不可避免地要克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做一些功，这部分功叫作额外功，用W额外表示。 W总= W有用+W额外 功的原理：大量实验表明，动力对机械所做的功（总功）总是大于机械对外所做的功（有用功）。事实上，使用任何机械都不能省功。 新课教学 W有用=Gh 或 W有用=fs物 W额= W总- W有 W总=W有+W额 W总=Fs 对实现目的有用的功 不需要单不得不做的功 有用功加额外功 额外功 W额 机械对物体做的功（直接提拉物体做的功） 有用功 W有用 克服机械自重和各种摩擦做的功 总功 W总 人（动力）对机械做的功 新课教学 计算三种情况下的有用功、额外功和总功 1 对沙子做功 对桶做功 克服重力做功 1 3 2 2 对沙子做功 对桶做功 对滑轮做功 3 对沙子做功 对口袋做功 对滑轮做功 2520J 600J 3120J 180J 600J 780J 90J 600J 690J 19% 77% 87% 新课教学 理解机械的三种功 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。 新课教学 使用动滑轮是否省功？ 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 0.2 1.2 0.2 0.24 功的原理 新课教学 　推论：使用任何机械不省功。 　结论：使用动滑轮比直接提升物体不省功功。 机械效率 物理学中，将有用功跟总功的比值叫作机械效率。如果用η表示机械效率，那么有： 物理意义：机械效率是标志机械做功性能的物理量，有用功占总功的比例越大，机械效率越高，这个机械的性能越好。 机械效率只有大小，没有单位。 机械效率总小于1。由于有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。机械效率通常用百分数表示。 机械效率的高低与省力情况无关。机械效率的高低与机械省力多少无关，不要认为机械越省力其机械效率越高。 新课教学 常见机械的效率 滑轮组 50%~70% 起重机 40%~50% 抽水机 60%~80% 离心式水泵 60%~80% 没有！因为摩擦无处不在，有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。 有没有机械效率为100%的机械？为什么？ 新课教学 活动：计算机械效率 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% 新课教学 滑轮组竖直提升物体 考虑所有的额外功时： 不考虑绳重和摩擦力，只考虑动滑轮重时： 新课教学 新课教学 杠杆、滑轮组、斜面机械效率的计算 杠杆 = Gh 额外功：克服杠杆本身重力、摩擦力所做的功 = − = FS η= / = Gh/FS 滑轮组提升重物 = Gh 额外功：克服动滑轮重、绳重、摩擦力所做的功 ① = − ② 若不计绳重、摩擦力， = h = FS η= / = Gh/FS 斜面 = Gh 额外功：克服摩擦力所做的功 ① = − ② = fl = Fl η= / = Gh/Fl=Gh/(Gh+fl) F 实验原理 实验器材 注意事项 弹簧测力计、刻度尺、 铁架台、滑轮、细线、钩码。 竖直向上，缓慢拉动测力计。 实验探究：测量滑轮组的机械效率 W有用 W总 η＝ 新课教学 G/N h/m F/N s/m W有/J W总/J 1 2 3 F 保持动滑轮重一定，改变钩码重力。 结论： 动滑轮重一定,物重越大，机械效率越高。 新课教学 G/N h/m F/N s/m W有/J W总/J 1 2 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。 F F 新课教学 影响滑轮组机械效率的因素 摩擦、绳重（轮与轴及轮与绳之间） （减小摩擦可以减少额外功，提高机械效率） 如：加强机械运动部位的润滑、采用轻质细绳 物重 （物重增加，机械效率也提高） 动滑轮重 （动滑轮重减小，机械效率也提高） 新课教学 课堂总结 机械效率 有用功、额外功和总功 有用功：机械对物体的拉力所做的功，是有用的。 额外功：克服机械的自重及摩擦力等因素而做的功。 总功：拉力（或动力）所做的功， = + 机械效率 定义：有用功跟总功的比值叫作机械效率。 计算公式：η= / ，η<1，用百分数表示 滑轮组的机械效率 影响因素：滑轮组的机械效率跟物重、动滑轮重、绳重和摩擦有关 提高方法：减少动滑轮重，增加被提升的物重，减少绳重，减少摩擦阻力等 下 课 $