11.4 机械效率 课件-2025-2026学年教科版物理八年级下学期

该初中物理课件聚焦“机械效率”核心知识点，通过“给自行车车轴上机油”的生活实例导入，在功的概念基础上，区分有用功、额外功及总功，构建机械效率公式，以场景分析、公式推导和实验探究为学习支架，衔接前后知识脉络。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，通过三种运沙子场景对比引导科学推理，结合滑轮组效率测量实验培养探究能力，以实例强化物理观念。采用讨论、实验、例题结合的教学方法，助学生理解效率本质，教师可依托结构化资源提升教学效果。

第十一章 机械与功 11.4 机械效率 每过一段时间，要给自行车的车轴和链条上机油，汽车也需要定期更换润滑油。 这样做的目的是什么？ 润滑油能够减少摩擦力，提高运动部件的灵活性和运行效率 新知引入 做功的不同办法 3m 3m 3m 沙子重100 N 体重 400 N 动滑轮重 10 N 桶重 20 N 口袋重 5 N 要把重 100 N 的沙子运上三楼。图中画了三种方法， 你会选择哪种方法？为什么？ 知识点1 有用功和额外功 人提沙子做功 对沙子做功 对桶做功 克服自重做功 人拉滑轮做功 对沙子做功 对桶做功 对动滑轮做功 人拉滑轮做功 对沙子做功 对口袋做功 对动滑轮做功 3m 3m 3m 沙子重100 N 体重 400 N 动滑轮重 10 N 桶重 20 N 口袋重 5 N 知识点1 有用功和额外功 W总= W有用+ W额外 知识点1 有用功和额外功 1. 有用功（W有用）：为了达到目的，无论采取哪种方法都必须做的功。 2. 额外功（W额外）：并非我们需要但又不得不做的功。 3. 总功（W总）：有用功加上额外功是总共做的功。 [克服机械自身（如动滑轮、绳子）的重力和摩擦等而做的功。] （动力对机械所做的功） 知识点1 有用功和额外功 3m 3m 3m 沙子重100 N 体重 400 N 动滑轮重 10 N 桶重 20 N 口袋重 5 N 分别计算出三种情况下有用功、额外功和总功分别是多少？ 知识点1 有用功和额外功 3m 3m 3m 沙子重100N 桶重20N 口袋重5N 体重 400N 动滑轮重10N 对沙子做功 对桶做功 W1 = 600 J 克服自重做功 总功 3120J 额外功2520 J W2 = 120 J W3 = 2400 J 有用功600 J 知识点1 有用功和额外功 3m 3m 3m 对沙子做功 对桶做功 W1 = 600 J 对动滑轮做功 总功 780J 额外功180 J W2 = 120 J W3 = 60 J 有用功600 J 沙子重100N 桶重20N 口袋重5N 体重 400N 动滑轮重10N 知识点1 有用功和额外功 3m 3m 3m 对沙子做功 对口袋做功 W1 = 600 J 对动滑轮做功 总功 690J 额外功90 J W2 = 30 J W3 = 60 J 有用功600 J 沙子重100N 桶重20N 口袋重5N 体重 400N 动滑轮重10N 目的：把钩码提升一定的高度 对钩码做功 Gh： 提升绳子所做的功 提升动滑轮所做的功 克服摩擦力所做的功 拉力所做的功 不需要但又不得不做的功 有用、必须做的功 有用功 额外功 总功 指出图中动滑轮的有用功、额外功和总功 指出图中杠杆的有用功、额外功和总功 有用功 总功 额外功：克服杠杆自重及摩擦所做的功 W额外 = G杠杆h杠杆 有用功 ①竖直方向提升重物时：W有用=G物h ②水平方向移动物体时：W有用=fs物 W总=Fs 总功 练习 甲用桶从井中提水，其中对______做的功是有用功，对______做的功是额外功。乙从井中捞水桶，桶中带有部分水，则对______做的功是有用功，对______做的功是额外功。（均选填“水”或“桶” ） 水 桶 桶 水 知识点2 机械效率 机械效率——有用功跟总功的比值 注：机械效率（η）常用百分数表示，没有单位。 我们总希望，有用功在总功中所占的比例越大越好。 机械效率总小于1 W总=W有用+W额外 η＝ ×100% W有用 W总 机械效率、功率的区别和联系 机械效率 功率 相同点 两者都是表示机械做功性能的重要指标。 不同点 机械效率是表示机械做功时，有用功在总功中所占的比例。 功率表示的是机械做功的快慢。 两者之间没有必然的联系 计算机械效率 活 动 在图中三种不同做功方法中，我们已经计算出有用功、额外功和总功。下面计算三种不同方法的机械效率。 做功方式 有用功 额外功 总功 桶+手提 600 J 2520 J 3120 J 桶+动滑轮 600 J 180 J 780 J 袋+动滑轮 600 J 90 J 690 J 19.2% 76.9% 87.0% 均未考虑与摩擦力有关的额外功 提高机械的效率的主要方法：改进结构、减小摩擦 【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3.4x104J，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 起重机提升重物所做的功是有用功为： 因此，起重机的机械效率为： 起重机的电动机所做的功是总功为：W总 = 3.4×104 J F = G = mg = 0.5×103 kg×10 N/kg = 5×103 N W有用=Fh = 5×103 N×3 m = 1.5×104 J 生活中的机械效率 生产生活中，人们利用多种方式提高机械效率，但都不能使其达到100%，如起重机的机械效率通常为 40%~50%，抽水机的机械效率是 60%~80%。 弹簧测力计、刻度尺、 铁架台、滑轮、细线、钩码。 ①匀速竖直向上拉动测力计； 实验探究：测量滑轮组的机械效率 【实验原理】 【实验器材】 【操作关键】 ②应在匀速拉动过程中读数。 实验探究：测量滑轮组的机械效率 【实验步骤】 实验1：用同一滑轮组拉动不同钩码至同一高度，计算机械效率； 实验2：用不同滑轮组拉动同一钩码至同一高度，计算机械效率。 【实验过程】 【实验数据】 次数 钩码重G/N 钩码上升高度高度h/m 有用功 W有用/J 弹簧测力计示数F/N 绳子自由端移动距离s/m 总功 W总/J 机械效率η 1 1 0.05 0.05 0.69 0.15 0.104 48% 2 1.5 0.05 0.075 0.89 0.15 0.134 56% 3 1 0.05 0.05 0.5 0.33 0.165 30% 【实验结论】 ①同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组机械效率越高。 ②不同滑轮组提升相同的物重，动滑轮越重，滑轮组机械效率越低。 影响滑轮组机械效率的因素： ①所提升物体的重力； ②动滑轮的重力； ③绳重及摩擦。 滑轮组（竖直提升物体）机械效率的推导式 ①已知绳子段数n，不用测量s和h： ②不计绳重、摩擦： 有用功跟总功的比值叫做机械效率 机械效率 有用功 为了达到目的，必须做的功。 并非我们所需要但又不得不做的功。 有用功与额外功的总和 机械效率总小于1 机械效率 额外功 总功 实验探究：测量滑轮组的机械效率 课堂小结 1.如图，用滑轮组将一重物竖直向上匀速提升 2m，所用拉力 F=100N，若该过程中滑轮组的机械效率为 80%，则滑轮组对重物做的有用功为______J。 320 随堂练习 2.某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）匀速提起相同的重物，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ） A ．甲图省力 机械效率甲图大 B ．甲图省力 机械效率一样大 C ．乙图省力 机械效率一样大 D ．乙图省力 机械效率乙图大 C 3.一台起重机将重6000N的建筑材料提升10m高的楼房上，做的额外功是40000J，总功是多少？机械效率是多少？ 解：起重机做的有用功为： W有用＝Gh =6000N×10m=6×104J W总=W有用+W额外=60000J+40000J=1×105J 起重机做的总功： 起重机的机械效率： Lavf60.16.100 $