12.4 机械效率 课件 2025-2026学年物理人教版（2024）八年级下册

该初中物理课件围绕“机械效率”展开，核心知识点包括有用功、额外功、总功的概念及机械效率的定义、公式与计算。课堂导入通过工人使用滑轮组等机械提升重物的问题，衔接已学简单机械知识，以“动滑轮提升重物是否省功”实验为支架，引导学生从做功对比中建立新概念。 其亮点在于以科学探究为主线，通过动滑轮实验数据对比引出功的分类，结合滑轮组、斜面效率测量实验及数据表格分析影响因素，培养科学思维与物理观念。学生在实验与分析中深化理解，教师可依托结构化实验设计提升教学效率。

第十二章 简单机械 第4节 机械效率 初中物理人教版（2024）八年级下册 学习目标 1.能结合实例分析什么是有用功、额外功和总功。 2.知道机械效率，对机械效率深入分析，理解机械效率的影响因素。 3.能利用机械效率的公式进行简单的计算。 工人通过滑轮组、定滑轮和轮轴提升竖井中的重物。工人为什么不直接提起重物，而是将这么多的简单机械进行组合呢？ 使用这些简单机械的优势是什么？ 新课导入 【实验探究】利用动滑轮提升重物是否省功 ！ 演示实验 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、砝码、动滑轮、线等。 W1 W2 实验过程： 1.用弹簧测力计将钩码匀速提升一定的高度，计算拉力所做的功W1。 2.用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码匀速提升相 同的高度，计算弹簧测力计的拉力所做的功W2。 3.比较两次做功的大小。 W1＝F动×h＝Gh W2＝F拉×s F动 G F拉 做功方式 拉力F/N 物体升高的高度h/m 拉力移动的距离s/m 拉力做功W/J 直接用弹簧测力计 提升2个钩码 2 0.1 0.1 用弹簧测力计和动滑轮提升2个钩码 1.2 0.1 0.2 0.2 0.24 W1＜W2 分析论证： ①直接用弹簧测力计提升2个钩码所作的功： W1=F1s1= 2N×0.1m=0.2J ①用弹簧测力计和一个动滑轮提升2个钩码，所做的功： 　　　 　W2=F2s2= 1.2N×0.2m=0.24J 【视频欣赏】 2. 有用功 (1)上述实验中，克服钩码重力做的功，对我们来说是有用的，是无论采用何种方式都必须做的功，叫有用功，用W 有表示。 (2)有用功相当于不用机械而直接用手对物体做的功。 7 3. 额外功 上述实验中，克服滑轮重和摩擦力做的功，对我们来说没有必要但又不得不做，这部分功叫额外功，用W额表示。 4. 总功 (1)上述实验中，拉力总共所做的功叫总功，用W 总表示；总功等于有用功和额外功之和，即W总=W有+W额。 (2)总功就是人们利用机械所做的功。 8 次数 钩码所受的 重力G/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 1.5 0.2 0.3 0.7 0.6 0.42 71% 2 3 0.2 0.6 1.2 0.6 0.72 83% 3 4.5 0.2 0.9 1.7 0.6 1.02 88% 4 1.5 0.2 0.3 0.6 1 0.6 50% 【实验记录】 几次实验中测得的机械效率一样吗？ 试着分析一下杠杆和斜面的总功、有用功、额外功 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： Gh Fs η＝ ＝　　　　　　　　　　 W有用 W总 衔接：接下来我们测量一下滑轮组的机械效率。计算机械效率我们刚才已经知道了，因此实验原理为：……。 在做实验前，我们还需要制定实验方案，请同学们思考以下这个问题…… 问题答案： 1.钩码的重力、物体提升的距离、绳子的拉力、绳子移动的距离。（计算按照公式来就行） 2.需要弹簧测力计、刻度尺、铁架台、滑轮、细线、钩码等。 注意强调：要竖直和匀速拉动绳子。 （这里还可以引导学生猜想与哪些因素有关，例如物重，滑轮重，绳重，摩擦，提升高度，与动滑轮连接的绳数量） 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： 衔接：请大家开始实验。 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。 生活中我们常常会遇到“效率”这个词，例如学习效率、工作效率等。 利用机械帮助我们完成某项任务，也会涉及效率问题，我们称为机械效率。 物理学中，将有用功跟总功的比值叫作机械效率 类比 如果用 η 表示机械效率，那么有 有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1。 起重机的机械效率一般为40%~50% 抽水机得机械效率一般为60%~80% 斜面的 倾斜程度 木块重 G/N 斜面高度h/m 沿斜面 拉力F/N 斜面长 s/m 有用功W有/J （Gh） 总功W总/J （Fs） 机械效率η 较缓 较陡 最陡 机械效率与倾斜程度的关系 斜面的粗糙程度一定，倾斜程度越大，机械效率越高。 数据记录 结论 斜面 材料 小车重力G/N 斜面高度 h/m 拉力 F/N 斜面长 s/m 有用功 W有/J 总功 W总/J 机械 效率 木板 2 0.1 0.8 0.82 0.2 0.66 30.3 ％ 棉布 2 0.1 1.2 0.82 0.2 0.98 20.4 ％ 毛巾 2 0.1 1.6 0.82 0.2 1.32 15.2 ％ 机械效率与斜面粗糙程度的关系 斜面的倾斜程度一定，斜面越光滑，机械效率越高。 数据记录 结论 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.做的总工相等 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 课堂练习 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 课堂练习 【设计实验】 用滑轮组提升物体，W有=Gh，W总=Fs，所以需要测出物重、拉力、物体上升的高度、绳子前进的距离。 【实验器材】 刻度尺、钩码、弹簧测力计、滑轮两个、铁架台、长约 2 m 的细绳等 1.测出一个钩码的重力。 【实验步骤】 2.在滑轮组（一动一静）上挂两个钩码，记下钩码和绳子自由端的位置。竖直匀速拉动弹簧测力计，使钩码上升一定高度，读出测力计示数，用刻度尺测出钩码上升高度和绳自由端移动距离。 3.挂四个钩码重复上述实验。 4.记录数据，并计算机械效率。 指出图中斜面的机械效率 练习 如图所示，在斜面上，用与斜面平行的拉力将质量为 2 kg 的物块由斜面底端匀速拉到顶端，拉力大小为 8 N，斜面长 1.2 m、高 0.3 m，斜面的机械效率为_______，斜面间的摩擦力为_____N。（g 取 10 N/kg） 62.5% 3 $