12.4 机械效率 课件-2025-2026学年人教版物理八年级下学期

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，机械效率的定义、计算及测量，通过“溯古追今”从手提肩扛到机械应用的导入，搭建从生活经验到物理概念的学习支架，衔接前后知识脉络。 其亮点在于以演示实验（动滑轮提升钩码）和数据分析为核心，培养科学探究能力，结合起重机、汲水等生活实例深化物理观念，实验步骤清晰且含多组数据对比，助力科学思维养成。学生能提升实验操作与问题解决能力，教师可直接利用结构化内容高效开展教学。

12.4 机械效率 学习目标 1 2 3 了解什么是有用功、额外功和总功。 理解什么是机械效率。 会测定某种简单机械的机械效率。 了解如何提高机械效率。 4 手提肩扛 简单机械 机械服务生产生活 　　利用机械帮助我们工作，会给我们带来极大的方便。 溯古追今 F×s=W 省力 省距离 　　质疑思考：使用动滑轮是否省功？ 省功 ？ 一、有用功和额外功 问题情境 1. 如甲所示，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。 一、有用功和额外功 演示实验 使用动滑轮不省功。 　　提出问题：两次做功的大小相同吗？ 力 F/N 重物移动的距离h/m 力 F 做的功W1 /J 0.98 0.1 0.098 力 F'/N 重物移动的距离 h/m 绳子自由端移动的距离 s/m 力 F' 做的功 W2 /J 0.6 0.1 0.2 0.12 W1＜W2， 数据分析 一、有用功和额外功 实验结果 实验一：定滑轮 实验二：动滑轮 有用功：动滑轮对钩码的拉力所做的功叫作有用功，用 W有用表示。 总功：弹簧测力计的拉力所做的功叫作总功，用 W总表示。 额外功：用动滑轮提升钩码时，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。 一、有用功和额外功 汲水 动滑轮提升物体 用斜面搬运货物 　　提出问题：生活中有没有使用机械时额外功为 0 的情况呢？ 克服杠杆自重和 摩擦力做功 克服动滑轮自重和摩擦力做功 克服货物与斜面之间摩擦力做功 一、有用功和额外功 　　对大量机械分析发现： 　　使用机械时，额外功不可能为 0。 　　大量实验表明： W总＝W有用＋W额外 W总＞W有用，任何机械都不能省功。 一、有用功和额外功 1. 定义：物理学中，将有用功跟总功的比值叫作机械效率。 2. 公式： 总功 有用功 η＝ W有 W总 二、机械效率 在总功一定的情况下，人们希望有用功越_____越好，额外功越_____越好。 注：机械效率一般用百分数表示，没有单位。 多 少 3. 特点：有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于 1。 思考：机械效率可能大于1或者等于1吗？ 起重机40%~50% 汽油发动机： 22%~27% 柴油发动机： 28%~30% 抽水机60%~80% 现在各种机械的机械效率都还不够高！ 二、机械效率 　　解： η＝ W有 W总 1.5×104 J 3.4×104 J ＝ ＝0.44＝44% 起重机把质量为 0.5 t 的重物匀速提升了3 m，而它的电动机所做的功是 3.4×104 J，起重机的机械效率是多少？（g 取10 N/kg） F＝G＝mg＝0.5×103 kg×10 N/kg＝5×103 N W有＝Fh=5×103 N×3 m=1.5×104 J 答：这台起重机的机械效率为44%。 想想议议 题目中这台大型起重机的机械效率比较低，为什么？ 能否通过测量滑轮组的机械效率进行说明和分析？ 二、机械效率 　　 　　设计实验： 　　1. 测量滑轮组的机械效率，需要测量哪两种功？ 　　2. 要想知道这两种功，需要测量哪些量，用到哪些器材？ 　　3. 实验的操作步骤有哪些？ 　　4. 如图所示，实验过程中的注意事项有哪些？ G物 F 二、机械效率 W有和 W总 G物h Fs η＝ ＝ W有用 W总 提出问题：如何测量滑轮组的机械效率？ 钩码 弹簧测力计 滑轮 细线 粘钩 　　实验器材与装置： 二、机械效率 　　实验过程： 　　1. 用弹簧测力计测量钩码所受的重力 G，并填入下表。 　　2. 按照实验图安装滑轮组，分别记下钩码和绳端（弹簧测力计挂钩底部）的位置。 　　3. 缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力 F 的数值，用刻度尺测出钩码提 升的高度 h 和绳端移动的距离 s，将这三个量填入下表。 　　4. 算出有用功 W有用、总功W总、机械效率 η，并填入下表。改变钩码的数量，重复 上面的实验。 序号 钩码所受的重力 G物/N 提升高度h/m 有用功 W有用/J 拉力F/N 绳端移动的距离 s/m 总功 W总/J 机械 效率 η 1 0.44 0.1 0.044 0.20 0.3 0.060 73.3% 2 1.00 0.1 0.100 0.38 0.3 0.114 87.7% 3 1.48 0.1 0.148 0.54 0.3 0.162 91.4% 二、机械效率 影响滑轮组机械效率的因素 ·提升物体的重力（在竖直情况下） ·动滑轮和绳子的重力 ·绳子和滑轮、滑轮与轴之间的摩擦 　　想想议议 二、机械效率 提高机械效率的方法 　　方法： 1. 改进结构，使机械设备更合理、更轻巧； 2. 按照技术规程经常保养，使机械设备处于良好的状态。 　　…… 2. 如图所示的滑轮组中，动滑轮重 1 N，小强用 6 N 的拉力 F 通过该滑轮组匀速拉起重 10 N 的物体，物体沿竖直方向上升 0.4 m。此过程中，额外功是 ________，机械效率是 ________ 。 0.8 J 83.3% 1. 用水桶从井中提水的时候，所做的有用功是 _______________________ ，做的额外功是 __________________________。（不考虑摩擦） 克服水桶重力所做的功 克服水的重力所做的功 1.小明用同一滑轮组分别将两个质量不等的重物匀速提升相同的高度（不计摩擦），则在两次提升重物的过程中（　　） A.做的总功相等 B.做的额外功相等 C.绳子自由端移动的距离不等 D.机械效率相等 B 2.关于机械效率的说法中正确的是（ ） A.越省力的机械，效率越高 B.做有用功越多的机械，效率越高 C.做功越快的机械，效率越高 D.做相同的功，额外功的值越小，效率越高 D 3.一台起重机将重3600 N的货物提高5 m。求： (1)起重机做的有用功。 (2)如果额外功是12000 J，起重机的机械效率。 解：(1)W有用＝Gh＝3600N×5m＝1.8×104J。 (2)如果额外功是12000J，则总功： W总＝W有用+W额外＝18000J+12000J＝3×104； 起重机的机械效率： η＝ ＝ ＝60%。 W有用 W总 1.8×104J 3×104J 4.在“测滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行两次实验，实验数据如下表： (1)此实验所用滑轮的个数至少是____个，其中动滑轮有____个。 (2)第一次实验测得滑轮组的机械效率为________，第二次实验时滑轮组的机械效率______（选填“大于”“小于”或“等于”）第一次的机械效率。 次数 钩码重/N 钩码上升高度/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计移动距离/cm 1 2 10 0.8 40 2 5 5 1.5 20 3 2 62.5% 大于 $