12.4机械效率 课件 -2025-2026学年人教版物理八年级下册

该初中物理课件聚焦“机械效率”核心知识点，涵盖有用功、额外功、总功概念及滑轮组机械效率测量实验。课堂通过“滑轮组提升重物是否省功”情景提问与动滑轮演示实验导入，衔接简单机械知识，引出功的原理，搭建从“机械是否省功”到“机械效率”的学习支架。 其亮点是以科学探究为主线，通过测量滑轮组机械效率实验（含原理、器材、数据记录与结论分析）培养科学探究能力，结合起重机、斜面等实例深化能量观念，通过数据对比和公式推导发展科学思维。学生能动手操作理解概念，教师可利用完整资源提升教学效果。

第十二章 简单机械 八年级下册 •人教版2024 12.4 机械效率 学习目标 通过演示使用动滑轮是否省功实验帮助学生了解使用任何机械都不省功。（重点） 1 知道有用功、额外功、总功的含义，指出它们之间的关系；（重点） 2 理解机械效率的概念，能结合具体实例认识什么是有用功、额外功和总功，会计算机械效率（难点） 3 会测量滑轮组的机械效率。（难点） 4 情景引入 想一想 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。 思考: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？ 使用机械能否省功呢？ 演示 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W1 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W2 比较两次做功的大小,为什么？ 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。 W1 W2 新知探究 一、功的原理 下面两个滑轮在使用上有什么不同呢? 一、功的原理 比较数据发现：使用动滑轮虽然省力，但费距离，加上动滑轮的自重及摩擦等因素的影响，使用动滑轮提升重物非但不省功，还要费功。 做功方式 拉力F/N 拉力移动的距离S/m 拉力做的功W/J 直接用弹簧测 力计提升2个钩码 用弹簧测力计和一个动滑轮提升2个钩码 0.98 0.049 0.05 0.6 0.1 0.06 使用动滑轮能省力，但不能省功。 推论：使用任何机械都不省功。 总功：利用机械所做的功（实际付出）。 二、有用功和额外功和总功 分析使用机械做的三种功： 有用功、额外功、总功 ①有用功 W有用 提升钩码是目的，对钩码做的功叫做有用功。 ②额外功 W额外 克服动滑轮本身重力和摩擦力等因素的影响而多做的功，这部分功叫做额外功。（不可避免的） ③总功 W总 手的拉做的功为总功 W总= W有用+ W额外 1.有用功：直接对物体所做的功（工作目的）。 为了达到目的必须做的功。 2.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）。 3.总功：利用机械所做的功（实际付出）。 二、有用功和额外功和总功 克服抓斗和机臂重力所做的功，还有克服摩擦力所做的功为额外功。 克服泥土重力所做的功为有用功 （W有用 ） （W额外） （W总） 产生原因： a.克服机械自重、容器重等做的功； b.克服摩擦力做的功。 W总= W有用+ W额外 三、机械效率 在使用机械工作时，有用功在总功中所占份额越多越好。它反映了机械的一种性能，物理学中表示为机械效率（用η 表示）。 　1．定义：有用功跟总功的比值。 　2．公式： 　3．用百分数表示，总小于1，没有单位。 ×100%　　　　　　　　　　 η 读作yita 公式变形： 4.注意：机械效率的高低与省力情况无关。机械效率的高低与机械省力多少无关，不要认为机械越省力其机械效率越高。 5.滑轮组的机械效率 (1)竖直滑轮组提升空气中的物体 (2)水平滑轮组 （恒成立） （不计绳重和摩擦） G nF = W有 W总 η= Gh Fs = G G+G动 η= f nF = η= f s物 Fs绳 常见机械的效率 滑轮组 50%~70% 起重机 40%~50% 抽水机 60%~80% 离心式水泵 60%~80% 1.有没有机械效率为100%的机械？为什么？ 没有机械效率为100%的机械‌。这是因为在使用机械时，不可避免地需要克服机械重力、摩擦力等做额外功，导致总功一定大于有用功。 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 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？g取10N/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=0.5×103kg×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 起重机电动机所做的功是总功 W总=3.4×104J 典型例题 1.功率和机械效率的区别： 功率P 表示__________，效率表示__________________。 二者没有直接联系。 做功快慢 机械性能的好坏 2.机械效率的高低与省力情况无关。机械效率的高低与机械省力多少无关，不要认为机械越省力其机械效率越高。 敲黑板：易错点辨析 【小试牛刀】 1．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．做相同的功，额外功的值越小，效率越高 D．做功越快的机械，效率越高 C 四、测量滑轮组的机械效率 设计实验： 需要测量哪些物理量？用什么测量工具？怎样计算有用功和总功？ 需要那些实验器材？ 实验原理： 弹簧测力计、刻度尺 铁架台、滑轮、细线、钩码 注意事项 竖直向上，缓慢匀速拉动弹簧测力计 1.测出钩码所受重力，再按图所示组装滑轮组。记下钩码和绳端的位置。 2.匀速拉动弹簧测力计，读出拉力F 的值，并用刻度尺测出钩码移动的距离与绳子移动的距离。 3.计算机械效率。 进行实验： 实验记录： 实验结论： 实验次数 G动/N G/N h/m F/N s/m W有/J W总/J 1 0.6 1 0.1 0.8 0.3 0.1 0.24 42% 2 0.6 2 0.1 1.2 0.3 0.2 0.36 56% 3 1.4 2 0.1 1.5 0.3 0.2 0.45 44% 结论1：动滑轮重一定,物重越大，机械效率越高。 结论2： 物重一定，动滑轮越重，机械效率低。 请小组展示测量结果，并要求分析. 如简单机械的省力原理。良好的数理基础是必备条件。制作知识卡片记忆重要公式，特别是能量转换的效率问题。尝试用多种方法验证答案。尝试用多种方法验证答案。物理数据的可视化呈现建立物理直觉需要反复练习。保持好奇心是学习的动力源泉。动手做实验加深理解，系统化的知识才能灵活运用。用生活实例解释物理现象，设计小实验验证日常现象定期复习巩固学习成果，理解基本公式的物理意义，保持好奇心是学习的动力源泉。 1.动滑轮重 (动滑轮重减小，机械效率提高) 2.摩擦(轮与轴及轮与绳之间)、绳重 (减小摩擦、绳重可以减少额外功，提高机械效率) 思考：你觉得除此之外还有什么其他的因素会影响机械效率呢？ 提高机械效率 W有 G物↑ W额 G机械↓ f↓ 还可以利用公式分析 讨论：如何提高机械设备的机械效率？ 1.改进机械结构、使其更合理、更轻巧。 2.定时保养、加润滑油减小机械间的摩擦。 3.在机械能承受的范围内，尽可能增加每次提升重物的重量，充分发挥机械的作用。 降低额外功 提高有用功 衔接：既然我们知道了哪些因素会影响滑轮组的机械效率，那么你觉得生活中的这些机械我们应该如何去提高它们的机械效率呢？ 拓展提升：斜面的机械效率 总功：W总=Fl W有 W总 η= Gh Fl = 有用功：W有用=Gh 额外功：W额外=fl W总=W有+W额 得： Fl=Gh+fl 得 f= 拓展提升---生活中的其他简单机械 1.如图所示，斜面长5m，高3m，小明用绳子沿斜面将重为300N的木块由斜面底端匀速拉到顶端，拉力大小为240N，绳重不计．求： （1）小明做的有用功； （2）斜面的机械效率； （3）木块与斜面间的摩擦力。 F 解： (1)W有=Gh=300N×3m=900J (2)W总=Fs=240N×5m=1200J (3)W额=W总-W有=1200J-900J=300J 拓展提升---生活中的其他简单机械 2.在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化为如图所示的滑轮组．为了尽快疏通道路，交警指挥拖车只用了30 s时间，将水平路面上质量是1.5t的故障车匀速拖离了现场．若故障车被拖离的速度是5 m/s，绳子自由端的拉力F是500 N，地面对故障车的摩擦力为其重力的0.08倍。求： (1)拉力F在30 s内所做的功； (2)整个装置的机械效率。 解： (1)s车＝v车t＝5 m/s×30 s＝150 m 由图知，n＝3，s＝3s车＝3×150 m＝450 m W总＝Fs＝500 N×450 m＝2.25×105 J (2)f＝0.08G＝0.08mg＝0.08×1500kg×10N/kg＝1200N W有＝f s车＝1 200 N×150 m＝1.8×105 J 机械效率 课堂小结 机械效率 有用功和额外功 额外功：克服机械的自重及摩擦力等因素而做的功 定义：有用功跟总功的比值 有用功：机械对物体的拉力所做的功 总功：动力对机械所做的功 W总 = W有 + W额 公式： 测量滑轮组的机械效率 影响因素 G物、G轮、G绳、f 总小于1 ×100%　　　　　　　　　　 斜面的机械效率 W有 W总 η= Gh Fl = 课堂练习 1．（2026·河南商丘·二模）为了响应国家体重管理的号召，小明为家人制作了如图所示的简易拉力器，用拉力F将重为G的重物匀速竖直提升高度h，下列有关说法正确的是（　　） A．该滑轮是定滑轮，可以省 B．拉力F的大小等于重物重力G的大小 C．人拉绳子移动的距离为2h D．提升重物做的有用功为Gh D 课堂练习 2．（2026九年级·黑龙江绥化·专题练习）如图所示，在“测量滑轮组的机械效率”实验中，应沿竖直方向______拉动弹簧测力计，若此时物重为5.4N，不计绳重与摩擦，则滑轮组的机械效率为______%。   匀速 75 课堂练习 3．（25-26九年级上·广东广州·期末）甲、乙机械把同样重的物体匀速向上提升。两机械做功情况的部分数据如图所示，则甲机械的总功为_________J，乙机械的有用功为_________J，甲机械的效率_________乙机械的效率（选填“大于”“等于”或“小于”）。   【答案】     2000     900     小于 课堂练习 4．（2026·河北石家庄·一模）如图①所示，在相同的时间内，用甲、乙两个滑轮组分别将物体A、B匀速提升相同高度，忽略绳重和摩擦，拉力分别为F甲、F乙。做功的数据如图②所示，下列说法正确的是（　　） A．物体A的重力大于物体B的重力 B．拉力F甲<F乙 C．甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组低D．甲滑轮组中动滑轮的质量小于乙滑轮组中动滑轮的质量 C 5．如图，忽略绳重和摩擦，用拉力F拉着10 N的重物匀速上升，绳子自由端移动1 m，动滑轮重力2 N， 求：（1）拉力F； （2）物体上升的距离； （3）有用功，总功，机械效率。 解： (1)由图可知 n=2，F= ==6N s=nh=2×1m=2m W总=Fs=6N×2m=12J (2) (3)W有=Gh=10N×1m=10J 课堂练习 η===83.3％ 课堂练习 6．（25-26九年级下·山东泰安·期中）如图所示，斜面底端A点到斜面上B点的距离L为80cm，B点距水平地面高度h为20cm。沿斜面向上用0.8N的拉力F将重为2N的木块匀速拉到图中虚框所示位置，用时2s。这段过程中拉力F做的功为W，功率为P，斜面的机械效率为η，木块在该斜面上受到的滑动摩擦力为f。下列说法中（　　） ①W=0.4J　②P=0.32W　③η=62.5%　④f=0.8N A．只有②③正确B．只有①②④正确 C．只有③④正确D．只有①③④正确 A 课堂练习 7．（2026·河北石家庄·一模）如图所示，用甲、乙两滑轮组在相同时间内分别将物体A、B匀速提升相同高度，已知GA>GB，忽略绳重和轮与轴的摩擦，下列判断正确的是（　　） A．两滑轮组绳子自由端移动的距离相等 B．甲滑轮组做的有用功可能比乙的少 C．拉力F甲做功的功率一定比拉力F乙的大 D．若滑轮组的机械效率 ，则甲滑轮组中的动滑轮比乙的重 D 8．（24-25八年级下·上海·月考）工人用斜面把重物搬运到汽车上，车厢底板高度为1m，斜面长度为3m，现用力F沿着斜面把的物体匀速拉到车上。若实际拉力为，求： (1)工人师傅做的有用功；(2)此斜面的机械效率； 课堂练习 1800J 50% 课堂练习 例7：小李和同学们进行测量滑轮组机械效率的实验： (1)他们按照如图所示的顺序进行实验，其中甲、乙 实验用的是同一滑轮组．在实验过程中，应 拉动 弹簧测力计．(2)他们记录的数据如表所示，丙实验中 滑轮组的机械效率为 ． (3)对比甲、乙，可得出：同一滑轮组，提升的钩码 ，机械效率越高． 匀速 50% 越重 谢谢观看！ Lavf58.7.100 100111021000101210101002100010021010010210000012100011121001111210011102 Lavf57.77.100 $