11.3 机械效率 课件-2025-2026学年沪粤版物理九年级上册

该初中物理课件围绕“机械效率”展开，涵盖有用功、额外功、总功的概念及机械效率公式，结合滑轮组（竖直/水平）、斜面等机械应用。通过复习定滑轮、动滑轮、滑轮组知识，以“使用机械是否省功”设问，搭建从力学基础到功与效率的学习支架。 其亮点在于以科学探究为主线，通过实验数据表格（如动滑轮重力一定时重物与效率关系）、情境分析（水桶提沙子、井中提水）和多类型计算题，培养科学思维中的模型建构与科学推理能力。强化物理观念中的能量观念，帮助学生理解功的分类与效率本质，教师可直接使用实例与实验设计提升教学效果，学生通过情境与计算结合深化理解。

11.3 机械效率 (1)不省力。 (2)能改变施力方向。 (3)本质上,相当于一个等臂杠杆。 h h=s s=h 复习回顾 s h 1.定滑轮 (1)省力。 (2)不能改变施力方向,而且费距离。 (3)本质上,相当于一个省力杠杆。 F S s=2h h 2.动滑轮 h G G F F 省力,能改变方向 省力,但不能改变方向 3.滑轮组 2 段绳子承担 F =1/2(G+G动) S=2h 3 段绳子承担 F =1/3(G+G动) S=3h F =1/n(G+G动) 4 直接提升物体做功,与使用机械提升物体做功相同吗? 提出问题 使用动滑轮是否省功? G/N h/m W直/J F/N s/m W机/J 1 0.1 0.1 0.6 0.2 0.12 数据结果表明,尽管使用动滑轮会省力,但由于滑轮本身所受的重力以及摩擦等因素的影响,我们要多做功。 结论:使用动滑轮不比直接提升物体省功。 推论:使用任何机械都不能省功。 v v v G/N h/m W直/J F/N s/m W机/J 1 0.1 0.1 0.6 0.2 0.12 额外功:由于机械自重和摩擦等因素影响, 而不得不做的功(无用付出)。 有用功:直接对物体所做的功 (工作目的)。 总功:利用机械所做的功(实际付出) 1.有用功 W有:把人们需要的、有价值的功. 2.额外功 W额:对人们无利用价值却不得不做的功. 3.总功 W总:有用功与额外功的总和. W总= W有+W额 一、有用功、额外功、总功 用水桶提沙子上楼 他的目的是: 把沙子运上三楼 对沙子做功 对空桶做功 克服自身重力做功 对人们有用必须要做的功 并不需要做但又不得不做的功 有用功 额外功 想一想 用水桶从井中提水时,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。 二、认识机械效率 在使用机械工作时,有用功在总功中所占的比例越多越好。它反映了机械的一种性能,物理学中表示为机械效率。 1.定义:有用功跟总功的比值。 2.公式: 3.总小于1。用百分数表示,无单位。 X100% 利用滑轮组提升物体,在拉力F的作用下,将重为G的物体匀速提升的高度为h。而绳子自由端移动的距离为s 。(动滑轮重G动) 类型1:利用滑轮组(竖直)提升物体时:有用功、总功、额外功 对动滑轮做的功 克服摩擦所做的功 对重物做的功 拉力F做的功 【类型1】如图所示的滑轮组,用1 000 N的拉力将重1 800 N的物体A匀速竖直提升3 m,不计动滑轮重、绳重及摩擦.求: (1)物体A克服重力做的功; (2)绳子拉力所做的功; (3)滑轮组的机械效率. 解:(1)物体A克服重力做的有用功: W有=Gh=1 800 N 3 m=5 400 J (2)绳子自由端移动的距离:s=2h=2 3m=6 m 绳子拉力F所做的总功: W总=Fs=1 000 N 6 m=6 000 J (3)滑轮组的机械效率: ==90% 答:(1)物体克服重力做的功为5 400 J; (2)绳子拉力所做的功为6 000 J; (3)滑轮组的机械效率为90%. 类型2:利用滑轮组(水平)拉动物体时:有用功、额外功、总功 对重物做的功 拉力F做的功 W额=W总- W有 【类型2】如图所示,在20 N的水平拉力F的作用下,重200 N的物体沿水平地面向左做匀速直线运动,物体与地面间的滑动摩擦力为48 N. (1)若物体的速度为0.2 m/s,则1 min内拉力做的功为多少? (2)该滑轮组的机械效率为多少? 解:(1)由图可知,n=3,由v=可知,物体1 min 移动的距离:s0=Vt=0.2 m/s 60 s=12 m 则绳子自由端在1 min内移动的距离:s=ns0=3 12 m=36 m 由W=Fs知,拉力做的总功:W总=Fs=20 N 36 m=720 J (2)由W=Fs知,摩擦力做的有用功: W有=fs0=48 N 12 m=576 J 由 =知,机械效率: ==80% 答:(1)1 min 内拉力做的功为720 J; (2)该滑轮组的机械效率为80%. 类型3:利用( 斜面 )提升物体时:有用功、额外功、总功 1.克服物体重力所做的功为有用功: W有=G物h(G为物体的重力, h为重物提升的高度) 2.拉力F所做的功为总功: W总=Fs(F为拉力, s为重物在斜面移动的距离) 3.克服斜面的摩擦力所做的功为额外功: W额=W总- W有 W额=fs(f为物体与斜面间的摩擦力) G F f h s 【类型3】现有一重为3 000 N的包装箱,工人师傅想把它搬到1.2 m高的车厢上,他用木板在车厢与地面之间搭成一个长度约为4 m的简易斜面,如图所示,工人师傅用1 200 N的推力沿斜面把包装箱匀速推上车. (1)该斜面的机械效率是多少? (2)包装箱在斜面上运动时所受摩擦力是多大? 解:(1)工人做的有用功: W有用=Gh=3 000 N l.2 m=3.6 103 J, 工人做的总功: W总=Fs=1 200 N 4 m=4.8 103 J, 斜面的机械效率: ==75%; (2)由W总=W有用+W额外可知, W额外=W总-W有用=4.8 103 J-3.6 103 J=1.2 103 J, 由W额外=fs可知, 摩擦力的大小:f==300 N. 答:(1)该斜面的机械效率是75%; (2)包装箱在斜面上运动时所受摩擦力为300 N. 三、测量滑轮组的机械效率 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、方格纸。 竖直向上,缓慢匀速拉动弹簧测力计。 F G G/N h/m W有/J F/N s/m W总/J 1 0.50 0.030 0.015 0.30 0.087 0.026 2 1.00 0.030 0.030 0.40 0.091 0.036 3 1.50 0.030 0.045 0.59 0.086 0.050 F 保持动滑轮重力一定,改变钩码重力。 结论: 动滑轮重力一定,重物越重,机械效率越高。 57.47% 88.69% 88.76% 四、提高机械效率的方法 1、若额外功不变,增加有用功 2、若有用功不变,减少额外功 (1)减小动滑轮重力; (2)减小动滑轮与绳子间的摩擦; (3)减小绳重; 增加物重 Lavf55.33.100 $