10.3 机械效率 课件-2025-2026学年鲁科版（五四学制）物理 八年级下册

该初中物理课件围绕“机械效率”展开，通过动滑轮提升重物的实验对比导入，引出有用功、额外功、总功概念，进而学习机械效率的定义、公式及三种应用类型，构建从实验到理论的学习支架。 其亮点在于以科学探究为核心，通过实验数据（如动滑轮提升钩码的功对比、测量滑轮组机械效率的实验）培养科学思维，结合物理观念中的能量观念。提供具体例题和提高机械效率的方法，学生能提升分析能力，教师可直接用于实验教学和概念讲解。

第3节 机械效率 第十章 功与能 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? 一：功的原理 研究使用动滑轮是否省功 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? 实验数据 实验次序 手的拉力F/N 手移动的距离s/m 钩码的重力G/N 钩码升高的高度h/m 拉力所做的功W/J 弹簧测力计直接提升钩码 2 0.1 2 0.1 通过动滑轮提升钩码 1.2 0.2 2 0.1 0.20 0.24 实验结论 虽然在两次实验中钩码被提升了相同的高度，但第二次实验中拉力做的功要多一些。 为什么借助动滑轮提升重物做功，拉力做的功要更多一些? 动滑轮对重物的拉力所做的功，等于克服物体重力所做的功，就是有用功，用W有用表示 。 在第二次实验中，将钩码提升一定的高度是我们的工作目的。 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 。 使用机械时，对物体所做的有用的功。 有用功 使用机械时，人们额外需要做的功。 额外功 有用功与额外功的总和。 总 功 W总=W有用+W额外 大量实验表明，动力对机械所做的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。 工人师傅把重 500 N 的货物用绳子直接匀速提升到 2 m 高的工作台上，拉力对货物做的功为______J。若他用如图所示的滑轮组提升此货物到 2 m 高的工作台上，所用拉力为 200 N，拉力做的功为______J。两种情况对比，说明使用机械______（选填“能或“不能”）省功。 1000 1200 不能 在保证所做有用功一定的情况下，人们总是希望额外功越少越好，即额外功在总功中所占的比例越小越好，也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。 1.定义： 有用功跟总功的比值叫做机械效率。 2.公式：η= 二：机械效率 注：机械效率一般用百分数表示，没有单位。 3.意义： 表示机械做功时，有用功在总功中所占的比例，是机械性能的重要指标。 4.特点：因为 W有用 < W总，所以，η < 1。 1.用百分数表示。总小于1，无单位。 注 意 2.物理意义：机械效率表示机械性能高低的物理量， 机械效率越高，机械性能越好。 3.机械效率和功率的区别: 机械效率指有用功占总功的比值；功率表示做功的快慢。二者没有任何内在联系性。 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！ 例题 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。 解 起重机匀速提升重物所用的力与物体所受的重力大小相等 F = G = mg = 0.5×103 kg×10 N/kg = 5×103 N 起重机提升重物所做的功是有用功 W有 = Fh = 5×103 N×3 m = 1.5×104 J 起重机的电动机所做的功是总功 W总 = 3.4×104 J 因此，起重机的机械效率 η===0.44=44% s h 类型1. 滑轮组竖直提升重物 如图，利用滑轮组把重力为G的物体提高h ；F 为动力，s为绳子自由端移动的距离。 ①有用功： W有=Gh ②总 功： W总=Fs ③机械效率： η = W有 W总 = Gh Fs ④额外功： W额= G动h （不计绳重和摩擦） 机械效率的三种类型 类型2：滑轮组水平拉动物体（不计滑轮及绳重） 使用滑轮组用力F沿水平方向匀速拉动物体，物体与水平面的摩擦力为f， s绳为绳子自由端移动的距离，s物为物体移动的距离。 ①有用功： W有= f s物 ②总 功： W总=Fs绳 ③机械效率： η = W有 W总 = f s物 Fs绳 s绳 s物 f 类型3：用斜面提升物体 如图，用力F沿斜面把重力为G的物体提高，h为斜面的高度，s为斜面的长度。f 为物体与斜面间的摩擦力。 ①有用功： W有=Gh ②总 功： W总=Fs ③机械效率： η = W有 W总 = Gh Fs ④额外功： W额= f s s f 三：测量滑轮组的机械效率 如何测量滑轮组的机械效率？ 提出问题 实验原理 实验器材：刻度尺、钩码、弹簧测力计、滑轮、铁架台、长约2m的细绳 测量的物理量 G：物体的重力 h ：物体升高的高度 F ：绳子自由端的拉力 s ：绳子自由端移动的距离 实验步骤 1.用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格。 2.按照图甲安装滑轮组，分别记下钩码和绳端的位置。 3.如图乙所示，匀速缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格。 4.算出有用功W有、总功W总、机械效率η并填入表格。 3.改变钩码的数量，重复上面的实验。 甲 乙 滑轮组 钩码重/N 钩码上升高度/m 有用功/J 弹簧测力计示数/N 绳子自由端移动距离/m 总功/J 机械 效率 1 0.5 0.03 0.015 0.3 0.087 0.026 57.5% 2 1 0.03 0.03 0.4 0.091 0.036 88.7% 3 1.5 0.03 0.045 0.59 0.086 0.050 88.8% 实验数据 实验结论：用同一滑轮组提升重力不同的物体时，机械效率不同，被提升的物体越重，机械效率越高。 关于测量滑轮组机械效率的几点说明： 1.在测滑轮组的机械效率时，可以不测量 s 和 h； 2.若不考虑绳重和摩擦，只计动滑轮重力时： 即： η= G+G动 G Gh Fs ＝ η＝　　　　　　　　　　 Gh Fnh ＝ G Fn 即： η＝　　　　　　　　　　 G Fn η＝　　　　　　　　　　 G Fn ＝ G＋G动 G F= G+G动 n 与滑轮组绕线方式无关 影响滑轮组机械效率的因素： 1.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 2.物重：物重增加，机械效率提高 3.动滑轮重：动滑轮重减小，机械效率提高 拓展 如何提高机械效率？ 1. 改进机械的结构，使它更合理，更轻巧。 例如：动滑轮太重，使得滑轮组机械效率很低，换用较轻滑轮就可提高其机械效率。 2. 减小机械间的摩擦力。 例如：加强机械运动部位的润滑。 3. 增大物体的重量。 在额外功不变的情况下增大有用功。 机械效率 机械效率 有用功和额外功 额外功：为了达到工作目的，不得不做的功 定义：有用功跟总功的比值 有用功：为了达到工作目的，必须做的功 总功：动力所做的所有功 W总 = W有 + W额 公式： 总小于 1 机械效率的三种类型 类型1. 滑轮组竖直提升重物 类型2：滑轮组水平拉动物体（不计滑轮及绳重） 类型3：用斜面提升物体 测量滑轮组的机械效率 1.如图，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是（ ） A. 甲做的有用功多 B. 乙做的总功多 C. 甲做总功的功率大 D. 乙所用装置的机械效率小 甲 乙 C 2. 如图所示，物体重180 N，动滑轮重10N，小明用100 N 的拉力（方向不变）将物体匀速提升2 m，用了10 s，则此过程中有用功是____ J，额外功是___J，拉力的功率是____W，滑轮组的机械效率是 ____%。 360 40 40 90 3.很多名山风景区为了方便游客到达都把上山的公路修成如图所示的盘山公路，这样设计的优点是______；某次一辆质量为5 t的旅游车以120 kW的恒定功率沿着盘山公路向上行驶5 min到达了目的地。已知该过程中旅游车上升的高度为300 m，则该盘山公路的机械效率为______。（结果保留百分号前1位小数） 41.7% 省力 4.如图是小龙“测量斜面机械效率”的实验装置。斜面粗糙程度相同。先用平行斜面向上的恒定拉力F将重6 N的物体以1 m/s的速度匀速拉到斜面顶端，测得斜面的机械效率为75%。则下列说法正确的是（ ） A. 拉力做功为3 J B. 物体受到摩擦力为1.5 N C. 在匀速拉动过程中，物体的机械能不变 D. 若以2 m/s的速度匀速拉动物体，斜面机械效率仍为75% D Lavf55.34.100 $