12.3 机械效率 讲义-2025-2026学年八年级物理人教版下学期

本讲义聚焦“机械效率”核心知识点，从理想机械（忽略摩擦、自重）做功与直接做功相等的情境切入，过渡到实际机械存在额外功的情况，系统梳理有用功、额外功、总功的概念及关系，进而构建机械效率公式，结合实验探究影响滑轮组机械效率的因素。 该资料以生活实例（提水桶、打捞水桶）引入概念，通过实验设计（测量滑轮组机械效率）培养科学探究能力，例题与分层练习强化科学推理，体现能量观念。课中辅助教师实验教学，课后助力学生巩固知识、查漏补缺。

八年级下物理寒假班 第十二章 简单机械 第3节 机械效率 【学习目标】 1.能够区分有用功、额外功和总功的概念。 2.能够运用机械效率公式进行相关的计算。 3.了解提高机械效率的意义和途径，能从能量转化和转移的角度认识效率。 【精准突破】 思考： 2m 1m F G=200N G=300N 如果绳重、摩擦力和动滑轮重力，则有： F= 所以F=100N 如果力F沿竖直向上的方向将物体提示1m的高度，则拉力F通过的距离s为3m。 拉力做的功W1=Fs=300J 不使用杠杆，直接提升物体1m高度做功W2=Gh=300J W1=W2 如果忽略杠杆自身重力和摩擦力，根据杠杆平衡的条件有： F×2m=200N×1m 所以F=100N 如果力F沿竖直向上的方向将物体提示1m的高度，则拉力F通过的距离s为2m。 拉力做的功W1=Fs=200J 不使用杠杆，直接提升物体1m高度做功W2=Gh=200J W1=W2 实际情况中，杠杆自身重力、绳重、摩擦力和动滑轮重力等，是否能够忽略？如果不能忽略，W1和W2哪个大？ 一、有用功和额外功 1.额外功（W额外）：使用机械时，并非需要但又不得不做的功。（要克服摩擦和机械自重做功。） 2.有用功（W有用）：为达到工作目的对物体必须做的功。 3.总功（W总）：有用功和额外功之和。 W总 = W有用 + W额外 结论： 因为额外功的存在，使用任何机械都不省功，而且一定费功，即总功一定大于有用功； 减小机械自重、减小机械间的摩擦，可以减小额外功 [例1]当使用水桶从井中提水时，对水做的功是 有用功 ，对水桶做的功是 额外功 ，手的动力所做的功是 总功 。 二、机械效率 机械效率的定义 物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率。 定义式： 单位：机械效率没有单位，通常用百分数表示。由于额外功不可避免，所以有用功总是小于总功，所以机械效率总小于1。 物理意义：在使用机械工作的时候，有用功在总功中所占份额越多越好。机械效率的高低，反应机械的性能高低。 [例2]起重机把质量为0.5t的重物匀速提升了3m，而它的电动机所做的功是3.4×104J，起重机的机械效率是多少？ 解：G=mg=0.5×103×10=5×103（N） W有用=Gh=5×103×3=1.5×104（J） η=W有用 /W总 =1.5×104/（3.4×104）=44％ 三、测量滑轮组的机械效率 实验原理： 需要测量的物理量：物体重力G、物体上升距离h、绳端的拉力F、绳自由端移动距离s 实验器材：弹簧测力计、刻度尺、铁架台、滑轮、细线、钩码 数据表格： 根据表中第2、3组数据可知，同一滑轮组的机械效率与物重有关； 比较1、2组数据发现：提升相同重物时，滑轮组的机械效率还与动滑轮重有关。 实验结论分析： 1.同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率就越高。 2.提升相同的重物，所用动滑轮越轻，机械效率就越高。 提高滑轮组机械效率的方法： 减小动滑轮的重力；增加提升物体的重力 【随堂练习】 1.小明在超市从货架上拿起一个水杯并购买。到家他用这个水杯喝水，在水杯里倒满水后，他从桌面上拿起水杯。则他两次拿起水杯的过程中（ ） A. 对水杯所做的功都是有用功 B. 对水杯所做的功都是额外功 C. 购买水杯时，对水杯所做的功是有用功 D. 喝水时，对水杯所做的功是有用功 2.清晨，清河河畔聚集了很多钓鱼爱好者，若某位师傅不小心把水桶弄进水里，捞上桶时发现桶里带些水。在打捞水桶的过程中，下列关于做功的说法正确的是（ ） A. 对水所做的功是有用功 B. 对桶所做的功是总功 C. 对水所做的功是总功 D. 对桶所做的功是有用功 3.小明同学的体重为500N，他用重为10N的水桶提着重100N的水登上5m高的教室使用，在这一过程中，他做的有用功和额外功分别是 （ ） A. 500J，50J B. 500J，2550J C. 550J，2500J D. 3000J，50J 4.小红用如图所示的滑轮向左匀速拉动物体A，下列说法正确的是（ ） A. 物体重力做的功是有用功 B. 拉力F1做的功是额外功 C. 拉力F做的功是总功 D. 克服物体受到的摩擦力做的功是总功 5.如图所示，在水平面上的物体重200N，与水平面的滑动摩擦力的大小是48N，当用图示装置水平匀速拉动物体时，F＝20N。若绳子自由端移动的速度为0.6m/s，则（ ） A. 滑轮组的机械效率是80％ B. 绳子与滑轮间的摩擦力大小是4N C. 物体的速度大小是0.3m/s D. 动滑轮重4N 6.结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中可以提高机械效率的是（ ）。 A. 增加物体提升的高度 B. 加快提升物体的速度 C. 减小动滑轮的重力 D. 减小物体的重力 7.如图所示，工人用动滑轮匀速提升重为400N的窗玻璃，所用的竖直拉力为250N，窗玻璃上升的高度为10m，用时50s。求： （1）所做的有用功W有。 （2）工人所用拉力的功率P。 （3）动滑轮的机械效率η。 答案： 1.C 2.D 3.B 4.C 5.A 6.C 7.解：（1）有用功：W有＝G物h＝400N×10m＝4000J。 （2）s＝10m×2＝20m，W总＝Fs＝250N×20m＝5000J，P＝W_总/t＝5000J/50s＝100W。 （3）η＝W_有/W_总×100％＝4000J/5000J×100％＝80％。 【实战演练】 1．为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了如图所示的滑轮组装置。当用图甲所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图乙和丙所示 （不计绳重和绳与轮之间的摩擦） 。下列计算结果正确的是 （ ） A．0s~1s内， 地面对物体的支持力是20N B．1s~2s内， 拉力F做的功是62.5J C．2s~3s内， 拉力F的功率是300W D．2s~3s内， 滑轮组的机械效率是62.5% 2．如图，某滑轮组在水平拉力 F1的作用下，拉着重 150N 的物体 A 以 3m/s 的速度在水平面上匀速移动， 滑轮组的机械效率为 90%，物体 A 匀速运动时受到的阻力为 60N，拉力 F1的功率为 P1；该滑轮组在水 平拉力 F2 的作用下，拉着物体 A 以 1m/s 的速度在此水平面上匀速移动，拉力 F2的功率为 P2，滑轮自重和绳重忽略不计，则下列说法中正确的是（　　） ① F1=150N，P1=450W ② F2=200N，P2=W ③ 3F1= F2， P1=P2 ④ F1=F2，P1=3P2 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 3．如图所示，一固定斜面倾角为30°，高为1m。现用一个平行于斜面向上的50N的拉力F刚好使重为80N的物体沿斜面向上做匀速直线运动，物体的大小忽略不计，则将物体从斜面底端拉到顶端的过程中，下列说法正确的是（　　） A．物体受到的摩擦力为50N B．拉力F做的功为80J C．克服摩擦力做的功为20J D．斜面的机械效率为62.5% 4．关于功率和机械效率的说法中，正确的是（　　） A．功率大的机械，做功一定多 B．做功多的机械，机械效率一定高 C．效率高的机械，功率一定 D．做功快的机械，功率一定大 5．某建筑工地采用了如图所示的装置提升重700N的物体，该物体在10s内匀速上升了2m。已知绳子的拉力F为500N，不计绳重和摩擦，则提升重物的过程中，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端被拉下6m B．拉力F的功率是100W C．滑轮组的机械效率是60% D．拉力所做的额外功是600J 二、填空题 6．如图所示，把重80N的物体匀速提高2m，所用拉力为50N。（不计绳重和摩擦） 则：克服物体重力做的功为多少？ 滑轮组的机械效率是多少？ 若用该滑轮组提升50N的重物，则滑轮组的机械效率将如何变化？ 7．小明借助图所示的滑轮组用100N的拉力把重为200N的物块匀速提升1m，绳子自由端移动了3m。 （1）请根据该信息在图上画出正确的绕线方式 ； （2）拉力所做的功的大小为 ； （3）滑轮组的机械效率为 ；（保留一位小数） （4）小明在对整个滑轮组进行受力分析时，得出以下关系式：G动＝3F拉﹣G物，并利用该关系式求出该动滑轮的重力为100N。你觉得求出的结果符合实际吗 ？请说明理由。 答案 1．C 2．D 3．C 4．D 5．D 6． 160 80% 减小 7． 300J 66.7% 不符合 没有考虑绳子重和机械之间的摩擦 1 学科网（北京）股份有限公司 $