第4节 机械效率（教学课件）（含交互动画）物理新教材人教版八年级下册

该初中物理课件聚焦“机械效率”核心知识点，通过“使用机械能否省功”的问题导入，衔接杠杆、滑轮等前序知识，以动滑轮实验为支架，引导学生理解有用功、额外功、总功及机械效率概念。 其亮点在于以科学探究为主线，设计动滑轮省功实验和滑轮组效率测量实验，结合数据推导机械效率公式，培养科学思维。通过实例分析影响因素，渗透能量观念，助力学生提升实验操作与问题解决能力，也为教师提供清晰的教学流程与重难点突破方案。

第十二章 简单机械 第4节 机械效率 物理八年级下册 •人教版 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 能结合实例区分有用功、额外功和总功，理解机械效率的物理意义和计算公式（η=W有/W总），知道机械效率总小于1。 02 科学思维 通过分析使用机械做功的过程，发展比较、分析、综合的科学思维能力。能基于实验数据，推理得出影响滑轮组机械效率的主要因素。 03 科学探究 能完成“测量滑轮组机械效率”的学生实验。会设计实验方案，正确测量和记录数据，计算并分析机械效率，得出初步结论。 04 科学态度与责任 通过了解提高机械效率的意义和途径，形成节能减排、爱护机械设备的意识，认识科学技术对社会发展和环境保护的重要性。 教学重难点 教学难点 教学重点 1、有用功、额外功、总功的概念； 2、机械效率的概念及测量实验。 1、正确判断有用功和额外功； 2、分析影响机械效率的因素。 课堂引入 我们学习过杠杆、滑轮，使用它们可以省力或省距离。那么，使用机械能不能省功呢？ 思考： 知识点1：有用功和额外功 研究使用动滑轮是否省功 实验： 知识点1：有用功和额外功 实验思路： 比较直接用手提升物体所做的功和使用动滑轮提升物体所做的功的大小。 实验器材： 弹簧测力计、钩码、动滑轮、线等。 h 研究使用动滑轮是否省功 实验： 知识点1：有用功和额外功 h 1、用弹簧测力计将钩码缓慢（匀速）地提升一定高度，计算拉力所做的功。 W1＝F动×h＝Gh 实验过程： 研究使用动滑轮是否省功 实验： 知识点1：有用功和额外功 s =2h h 2、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，再次计算拉力所做的功。 W2＝F拉×s 实验过程： 研究使用动滑轮是否省功 实验： 知识点1：有用功和额外功 研究使用动滑轮是否省功 实验： 知识点1：有用功和额外功 实验结果： 钩码的重力G/N 钩码上升的距离h/m 克服钩码重力做的功W1/J 拉力F/N 滑轮自由端移动的距离s/m 拉力做的功W2/J 0.98 0.05 0.6 0.1 W1＜W2 ①直接用弹簧测力计提升钩码所作的功： W1=F1s1= 0.98N×0.05m=0.049J ①用弹簧测力计和一个动滑轮提升钩码，所做的功： 　　　 　W2=F2s2= 0.6N×0.1m=0.06J 0.049 0.06 研究使用动滑轮是否省功 实验： 知识点1：有用功和额外功 实验结果： 实验结果表明，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，使用机械后并不省功，而且还会多做功。 h s =2h h 有用功、额外功、总功 定义： 知识点1：有用功和额外功 h s =2h h 有用功：将钩码提升一定的高度是我们的工作目的，机械对钩码的拉力所做的功叫作有用功，用W有用表示。（机械对外输出的所有功） 总功：弹簧测力计的拉力（人的拉力）所做的功，叫作总功，用W总表示。（所有输入机械的功） 额外功：我们使用机械时，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 知识点1：有用功和额外功 分析常见机械的有用功、额外功、总功 试试： 知识点1：有用功和额外功 F G s h 多角度思考能拓展解题思路。用图像法分析物理规律，物理实验的意外收获物理学习中的类比思维，科学态度是物理学习的基础。多角度思考能拓展解题思路。将抽象的物理知识具体化需要理解物理量之间的关系要定期回顾基础概念。可以制作公式手册随身携带。物理学习中的常见问题可以通过特别是功和能的计算方法。尝试设计简单的物理实验。如杠杆平衡条件的应用。保持好奇心是学习的动力源泉。建立物理量之间的数量级概念。 有用功：滑轮组克服物体重力做的功，W有用=G物·h 总功：人做的功，W总=F·s 额外功：对动滑轮做的功，W额外=G动·h （不计绳重和摩擦） 分析常见机械的有用功、额外功、总功 试试： 知识点1：有用功和额外功 F s绳 s物 f 有用功：滑轮组克服重物所受摩擦做的功，W有用=f·s物 总功：人做的功，W总=F·s绳 额外功：总功减有用功，W额外=W总-W有用 分析常见机械的有用功、额外功、总功 试试： 知识点1：有用功和额外功 h l f F G N W有用=G·h W总=F·l W额外=f·l 不做功 知识点2：机械效率 要把重500N的桶运上三楼。甲、乙两位同学用了两个不同的滑轮，怎样比较哪种方法好呢？ 甲：滑轮重20N，能承重700N,一次拉到了3楼。 乙：滑轮重10N，能承重600N,一次拉到了3楼。 思考： 知识点2：机械效率 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。 定义： 知识点2：机械效率 物理学中，将有用功跟总功的比值叫作机械效率。 有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1。机械效率通常用百分数表示。起重机的机械效率一般为40%~50%，抽水机的机械效率一般为60%~80%。 例题： 知识点2：机械效率 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，起重机的效率是多少？g取10N/kg。 则机械效率：η＝ ＝ ＝0.44＝44%　　　　　　　　　　 3.4×104J 1.5×104J W总 W有 起重机的电动机所做的功是总功：W总＝3.4×104J 解析：起重机匀速提升重物则 拉力F＝G＝mg＝0.5×103kg×10N/kg＝5×103N 起重机提升重物所做的功是有用功： W有＝Fh＝5×103N×3m＝1.5×104J 测量滑轮组的机械效率 实验： 知识点2：机械效率 多角度思考能拓展解题思路。用图像法分析物理规律，物理实验的意外收获物理学习中的类比思维，科学态度是物理学习的基础。多角度思考能拓展解题思路。将抽象的物理知识具体化需要理解物理量之间的关系要定期回顾基础概念。可以制作公式手册随身携带。物理学习中的常见问题可以通过特别是功和能的计算方法。尝试设计简单的物理实验。如杠杆平衡条件的应用。保持好奇心是学习的动力源泉。建立物理量之间的数量级概念。 【实验原理】 【实验器材】 弹簧测力计、刻度尺、标记纸、滑轮、 细线、钩码 绳端的拉力F、________、_________________和___________________。 物体重G 物体上升距离h 绳自由端移动距离s 【需要直接测量的物理量】 测量滑轮组的机械效率 实验： 知识点2：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并填入后面的表格中 。 2. 按照图所示安装滑轮组，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，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。 测量滑轮组的机械效率 实验： 知识点2：机械效率 【注意事项】 实验时拉力的方向应尽量_____________，且应在钩码____________的过程中读取拉力的大小。 竖直向上 匀速移动 测量滑轮组的机械效率 实验： 知识点2：机械效率 【实验数据】 钩码所受 的重力G/N 提升的高度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 2 3 测量滑轮组的机械效率 实验： 知识点2：机械效率 测量滑轮组的机械效率 实验： 知识点2：机械效率 结论：动滑轮重一定，物重越大，机械效率越高。 思考影响机械效率的因素？ 拓展： 知识点2：机械效率 【分析】 W总= W有用+W额外 根据公式： 影响机械效率的因素：除了有用功还有额外功；如在滑轮组中，影响机械效率的还有动滑轮的重力、摩擦力及绳重等。 应该如何提高机械效率？ 拓展： 知识点2：机械效率 【分析】 W总= W有用+W额外 根据公式： 提高机械效率的方法：增加有用功或减少额外功；如在滑轮组中，增加物重、减轻动滑轮重、减小摩擦等。 课堂总结 机械效率 有用功 机械对物体做的功（机械对外输出的所有功） 并非我们需要但又不得不做的功（所有输入机械的功） 有用功与额外功的总和 有用功跟总功的比值叫做机械效率 机械效率 额外功 总功 W有 W总 η＝ 测量滑轮组的机械效率 动滑轮重一定，物重越大，机械效率越高。 影响因素：G物、G轮、G绳、f 课内知识通关练 课内知识通关练 1、如图所示，物体重180N，动滑轮重10N，小明用100N的拉力（方向不变）将物体匀速提升2m，则此过程中有用功是 J，额外功是 J，总功是 J。 【详解】滑轮组提升重物时所做的有用功W有＝Gh＝180N×2m＝360J 由图知有2段绳子拉着物体，拉力端移动距离s＝2h＝2×2m＝4m 拉力所做的总功W总＝Fs＝100N×4m＝400J 则额外功为W额外＝W总﹣W有＝400J﹣360J＝40J 考点：有用功 额外功 总功 360 40 400 课内知识通关练 2、如图是古人汲水的场景。井架上安装一个滑轮，绕过滑轮的绳索一端悬吊水桶，当人用力向下拉动另一端，即可让水桶上升。以下能提高滑轮汲水机械效率的是（    ） A．使用更粗的绳子 B．使用更重的滑轮 C．提高拉绳的速度 D．减小水桶的质量 考点：机械效率 【详解】A．使用更粗的绳子，提水过程中，克服绳子重力做的功增多，额外功增大，机械效率减小，故A不符合题意；B．图中滑轮为定滑轮，提水过程中，没有对滑轮做功，故增大滑轮的质量，无法改变滑轮提水的机械效率，故B不符合题意；C．机械效率与拉绳的速度无关，故C不符合题意；D．减小水桶的质量，提升水的高度不变时，做的有用功不变，额外功变小，此时机械效率变大，故D符合题意。故选D。 D 课内知识通关练 3、如图所示的是某同学探究影响滑轮组机械效率因素的实验装置。在实验过程中，对于同一滑轮组，所提升的物体重力增大，机械效率将____________；提升相同重力的物体时，动滑轮的重力增大，其机械效率将____________。（均选填“增大”“减小”或“不变”，不计摩擦和绳重） 考点：机械效率 【详解】在实验过程中，对于同一滑轮组，摩擦和绳重不计，动滑轮重不变，额外功不变，增大提升的物重，增大了有用功，这样有用功占总功的比例变大，机械效率将增大。提升相同重力的物体时，有用功不变，动滑轮的重力增大，额外功增加，这样有用功占总功的比例变小，机械效率将减小。 增大 减小 课内知识通关练 4、关于功、功率、机械效率，下列说法中正确的是（　　） A．效率越高的机械，做的有用功越多 B．功率越大的机械，做功越快 C．做功越多的机械，功率越大 D．功率越大的机械，机械效率越高 【详解】A．机械效率是有用功占总功的比值，效率越高的机械，做的有用功不一定越多，故A错误； BC．功率指的是做功快慢，功率大，指的是做功快，做功多的机械，功率不一定大，故B正确，C错误；D．机械效率是有用功占总功的比值，而功率是做功快慢的物理量，两个物理量之间没有必然的联系，故D错误。故选B。 考点：功 功率 机械效率 B 课内知识通关练 5、如图所示，用甲、乙两装置提升钩码，使钩码以相同的速度匀速上升相同的高度。若不计绳重和摩擦，滑轮和钩码都相同，下列说法正确的是（　　） A．甲更省力 B．乙额外功更大 C．甲、乙拉力做功功率相等 D．甲机械效率更大 【详解】A．甲装置承担物重的绳子段数为2，拉力F=G钩/2；乙装置承担物重的绳子段数为3，所以拉力F=G钩/3，即乙更省力。B．不计绳重和摩擦，额外功是克服动滑轮重力做的功。因为两装置中动滑轮相同（相同），提升钩码的高度h也相同，所以两装置做的额外功相等。C．有用功和额外功都相同，所以拉力做的总功相等。钩码以相同的速度v匀速上升相同的高度h，所用时间也相同。根据P=W/t，甲、乙拉力做功的功率，根据η=W有用/W总机械效率也相等。故C正确，A、B、D错误。 故选C。 考点：有用功 额外功 机械效率 C 课内知识通关练 6、如图所示，小伟用平行于斜面、大小为200N的推力F将质量为30kg的物体推到1m高的台面处，已知斜面长2m，此过程中，推力F做的功是________J；斜面的机械效率是________。（g取10Nkg） 考点：滑轮组 【详解】[1]推力F做的功W=Fs=200N×2m=400J [2]物体的重力G=mg=30kg×10N/kg=300N 推力做的有用功W有=Gh=300N×1m=300J 则斜面的机械效率η=W有W×100%=300J400J×100%=75% 400 75% 课内知识通关练 7、如图所示，固定的斜面的高h＝0.3m，沿斜面向上用F=10N的拉力把一个重为G=30N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，斜面的效率为60%，物体与斜面间的摩擦力为________N。 考点：有用功 额外功 机械效率 【详解】根据题意可知，斜面做的有用功为W有用=Gh=30N×0.3m=9J 斜面做的总功为W总=W有用/η=9J/60%=15J 斜面长为s=W总/F=15J/10N=1.5m 斜面做的额外功为W额外=W总−W有用=15J−9J=6J 物体与斜面间的摩擦力为f=W额外/s=6J/1.5m=4N 4 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 物理八年级下册 •人教版 Lavf58.7.100 100111021000101210101002100010021010010210000012100011121001111210011102 $阳 0阳 0