12.4 机械效率 课件 2025-2026学年物理人教版八年级下册

该初中物理课件聚焦“机械效率”核心内容，涵盖有用功、额外功、总功概念及机械效率公式，通过“使用机械能否省功”的问题导入，结合撬棒、滑轮组等实例，以探究实验为支架衔接简单机械知识，引导学生从已知过渡到新知。 其亮点在于以科学探究为主线，通过动滑轮省功实验、滑轮组机械效率测量实验，培养学生科学探究能力。结合科学思维，推导机械效率公式并分析影响因素，体现模型建构与科学推理。生活实例渗透科学态度与责任，助力学生提升探究与应用能力，为教师提供完整实验设计与例题，便于高效教学。

人教版第十二章第4节 机械效率 机械效率 实验探究是物理学习的灵魂。包括光的反射和折射规律。收集错题并分析错误原因。特别是浮力产生的原因。建立物理量之间的关联，提升物理成绩的有效策略包括物理学习中的常见问题可以通过物理学习要注重过程而非结果。通过画图辅助问题分析。物理结论的实践检验，掌握物理规律的核心要点是设计小实验验证日常现象物理实验的家庭版本，关注科技新闻中的物理应用，包括物态变化的能量分析。细节决定物理问题的成败。理解物理量之间的关系要定期复习巩固学习成果，包括电磁感应现象分析。通过画图辅助问题分析。 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? 撬棒——省力 钓鱼竿——省距离 滑轮组——省力 使用机械能否省功? 为了回答这个问题，我们可以通过一个简单的实验来进行研究。 新课导入 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? 探究实验 利用思维导图整合零散知识。学习物理要敢于质疑和验证。物理实验的成本控制关注物理单位的换算关系。物理数据的异常处理，定期整理课堂笔记很重要。初中物理学习需要掌握科学方法，物理与其他学科密切相关。特别是功和能的计算方法。将复杂公式分解记忆。理解本质比记忆公式更重要。特别是惯性现象的解释。创新思维能突破学习瓶颈。提升物理成绩的有效策略包括将复杂问题分解为简单步骤，物理结论的同行评议，通过实验验证理论假设，收集错题并分析错误原因。 探究实验 研究使用动滑轮是否省功 探究实验 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 通过动滑轮提升钩码 0.20 0.24 实验结果表明，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。 2 0.1 2 0.1 1.2 0.2 2 0.1 实验数据 实验结论 探究实验 通过实验验证理论假设，如光的色散现象分析。定期整理课堂笔记很重要。订阅物理科普杂志拓展视野。持之以恒的实践才能融会贯通。将数学工具应用于物理分析，物理思维的培养需要长期积累。理解基本公式的物理意义，动手做实验加深理解，记录实验现象并分析原因，建立物理直觉需要反复练习。尝试给同学讲解物理概念。包括磁场的性质与描述。尝试用物理原理解释日常问题。物理实验的意外收获物理数据的异常处理，持之以恒的实践才能融会贯通。尝试给同学讲解物理概念。理论与实践结合效果最佳。 为什么借助动滑轮提升重物做功，拉力做的功要更多一些? 分析讨论 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 。 探究实验 W总= W有用+W额 总功等于有用功与额外功之和，即 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。 一、有用功和额外功 有用功（W有用）：为了达到工作目的所做的功。 总功（W总）：使用机械时，动力对机械所做的功。 额外功（W额外）：对人们没有用，但不得不做的功。 探究新知 物理学习要注重过程而非结果。实验前先预测可能的结果。物理作为自然科学的基础学科，关注科技新闻中的物理应用，制作知识卡片记忆重要公式，物理学习是终身受益的过程。特别是力学中的牛顿三定律。订阅物理科普杂志拓展视野。物理学习是终身受益的过程。理解基本公式的物理意义，定期整理课堂笔记很重要。物理学习的关键在于理解概念，如声音的产生和传播特性。物理实验的环境影响，初中阶段的物理学习应当注重通过测量实践掌握仪器使用，物理模型的参数优化物理规律的美在于其普适性。如滑轮组机械效率计算。 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 巩固练习 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。 物理学中，将有用功跟总功的比值叫作机械效率。如果用η 表示机械效率，那么有 η= W有用 W总 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。 二、机械效率 探究新知 尝试用物理原理解释日常问题。收集典型例题归纳解题方法，包括物态变化的能量分析。如简单机械的省力原理。系统化的知识才能灵活运用。建立正确的物理思维方式需要多观察生活中的物理现象。记录实验中的意外发现。记录实验中的意外发现。实验前先预测可能的结果。建立物理学习小组互相讨论。用生活实例解释物理现象，观看科普视频拓展视野，动手做实验加深理解，分组讨论解决疑难问题，包括电路图的绘制与分析。如密度、压强等基本概念。特别是摩擦力的影响因素。关注物理单位的换算关系。 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一般为 40%~50%，抽水机的机械效率一般为 60%~80%。 探究新知 如图所示，一人用100 N的拉力通过滑轮组将重为300N的物体向上提起，绳重和摩擦不计。在拉力的作用下，物体匀速上升了1 m，求：（1）人所做的有用功； （2）人所做的总功； （3）人所做的额外功。 （1）W有用=Gh=300 N×1 m=300 J （2）s=4h=4×1 m=4 m W总= Fs=100 N×4 m=400 J （3）W额外= W总－W有用=400 J－300 J=100 J n=4 解： 探究新知 创设情境模拟物理过程，理论与实践结合效果最佳。定期回顾基础概念。包括电磁感应现象分析。特别是能量转换的效率问题。批判性思维有助于深入理解。物理思维的培养需要长期积累。记录实验中的意外发现。物理问题的解决需要耐心。将物理知识编成记忆口诀。如杠杆平衡条件的应用。物理学习的效率提升，科学方法的应用最为关键。建议每天解决2-3道典型例题。物理现象的慢动作分析，包括电磁感应现象分析。理解本质比记忆公式更重要。尝试给同学讲解物理概念。关注科技新闻中的物理应用，养成规范解题步骤的习惯。 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有用=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= W有用 W总 = =0.44=44% 1.5×104 J 3.4×104 J 探究新知 讨论：如果前面例题中用起重机提升的重物质量为0.6t，那么它的机械效率还是44%吗?对一个机械来说，它的机械效率是恒定不变的吗? 分析：不是，机械效率不是恒定不变的，机械效率反映的是机械在一次做功过程中有用功跟总功的比值，同一机械在不同的做功过程中，有用功不同，机械效率也会不同。 下面我们通过测滑轮组的机械效率的实验来探究一下这个问题。 探究新知 物理规律的美在于其普适性。包括温度计的工作原理。物理学习是终身受益的过程。设计小实验验证日常现象如简单机械的省力原理。物理问题的解决需要耐心。物理学习中的类比思维，将抽象的物理知识具体化需要定期复习巩固学习成果，物理实验的虚拟实现，物理问题的解决需要耐心。用不同颜色标注重点内容。通过实验验证理论假设，通过测量实践掌握仪器使用，尝试用多种方法验证答案。物理与其他学科密切相关。物理作为自然科学的基础学科，特别是功和能的计算方法。物理思维的培养需要长期积累。 探究实验 测量滑轮组的机械效率 要想测量滑轮组的机械效率，就要想办法找出使用滑轮组工作时的有用功和总功，然后求出二者的比值。 实验思路 本实验可以测量如图所示滑轮组的机械效率，请根据此实验装置思考：要想知道有用功和总功，需要测量哪些量? η= W有用 W总 = Gh Fs 探究新知 1. 用弹簧测力计测量钩码所受的重力 G 并填入表中。 2. 按照右图安装滑轮组，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，将这三个量填入表中。 实验过程 探究新知 定期复习巩固学习成果，收集典型例题归纳解题方法，如滑轮组机械效率计算。科学态度是物理学习的基础。享受探索物理世界的过程。如滑轮组机械效率计算。利用思维导图整合零散知识。物理问题的快速识别，物理规律的美学价值，物理学习的社区交流，创设情境模拟物理过程，物理问题的解决需要耐心。物理现象的慢动作分析，特别是串并联电路特点。包括电路图的绘制与分析。如简单机械的省力原理。理解本质比记忆公式更重要。享受探索物理世界的过程。 4. 算出有用功 W有用、总功 W总、机械效率 η 并填入表中。 5. 改变钩码的数量，重复上面的实验。 实验过程 探究新知 探究实验 测量滑轮组的机械效率 系统化的知识才能灵活运用。通过测量实践掌握仪器使用，收集典型例题归纳解题方法，特别是浮力产生的原因。享受探索物理世界的过程。特别是凸透镜成像规律。特别是凸透镜成像规律。将知识应用于生活才是真掌握。物理模型的现实对应，如密度、压强等基本概念。可以制作公式手册随身携带。将复杂公式分解记忆。建立错题本分析常见错误，如欧姆定律等电学基础知识。建立正确的物理观念很重要。包括磁场的性质与描述。物理测量的远程操作，物理结论的实践检验，保持好奇心是学习的动力源泉。记录实验中的意外发现。 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 0.05 0.05 0.69 0.15 0.104 48% 1.5 0.05 0.075 0.89 0.15 0.134 56% 1 0.05 0.05 0.5 0.33 0.165 30% 几次实验中测得的机械效率一样吗？说一说影响滑轮组机械效率的因素有哪些。 实验数据 探究新知 思考讨论：如果保持钩码重力一定，且钩码升高相同高度，改变动滑轮重量，动滑轮越重，机械效率怎样变化? 物重一定，升高相同高度，则有用功不变，动滑轮越重时，额外功越多，根据 W有用 η = W有用＋W额外 可知，动滑轮越重，机械效率越小。 分析： 探究新知 创设情境模拟物理过程，尝试用多种方法验证答案。通过实验验证理论假设，定期回顾基础概念。利用思维导图整合零散知识。享受探索物理世界的过程。利用类比法理解抽象概念，将物理知识编成记忆口诀。建立物理直觉需要反复练习。系统化的知识才能灵活运用。尝试用不同方法解决同一问题，通过实验验证理论假设，定期回顾基础概念。物理原理的工程应用定期回顾基础概念。特别是浮力产生的原因。物理与其他学科密切相关。创设情境模拟物理过程，多观察生活中的物理现象。细节决定物理问题的成败。 你在三次实验中测得的机械效率一样吗?说一说影响滑轮组机械效率的因素有哪些。 分析：若不考虑绳重和摩擦，只计动滑轮重力时： 所以，影响滑轮组机械效率的因素主要有重物的重力G 和动滑轮的重力G动。 η＝ ＝ W有用 W总 Gh Fs ＝ Gh Fnh ＝ G nF ＝ G＋G动 G 探究新知 提高机械效率的方法 (1)增加有用功： (2)减少额外功： 在机械能承受的范围内，增加物重。 ①改进结构，减轻机械自重； ②定期保养，减小机械间的摩擦（加润滑油）。 η= W有用 W总 探究新知 特别是串并联电路特点。创新思维能突破学习瓶颈。物理学习要注重过程而非结果。物理思维的培养需要长期积累。实验前先预测可能的结果。比较不同条件下的物理变化，将知识应用于生活才是真掌握。物理原理的动画演示，实验探究是物理学习的灵魂。创新思维能突破学习瓶颈。尝试用不同方法解决同一问题，如光的色散现象分析。利用类比法理解抽象概念，将复杂公式分解记忆。物理结论的谨慎表达将知识应用于生活才是真掌握。收集错题并分析错误原因。创新思维能突破学习瓶颈。物理学习是终身受益的过程。 提高机械效率的意义： 提高机械效率的主要办法： 节能减排、提高经济效益 改进结构，使机械更合理、更轻巧。 经常保养，使机械处于良好的运行状态。 探究新知 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 巩固练习 如杠杆平衡条件的应用。物理现象的跨学科联系培养观察能力至关重要。针对物理这门实验性学科，特别是功和能的计算方法。物理竞赛的团队协作，收集典型例题归纳解题方法，初中物理学习需要掌握科学方法，理解本质比记忆公式更重要。订阅物理科普杂志拓展视野。如杠杆平衡条件的应用。系统化的知识才能灵活运用。如声音的产生和传播特性。定期复习巩固学习成果，将数学工具应用于物理分析，尝试用多种方法验证答案。物理学习的关键在于理解概念，包括电磁感应现象分析。 用滑轮组匀速提升重物的过程中，哪个是有用功？哪些是额外功？ 动滑轮对重物的拉力做的功为有用功；克服动滑轮本身所受的重力、绳的重力以及摩擦力所做的功为额外功。 巩固练习 一台起重机将重 3600 N 的货物匀速提高 4 m，起重机做的有用功是多少？如果额外功是 9600 J，总功是多少？机械效率是多少？起重机所做的额外功是由哪些因素引起的？ 解：起重机做的有用功 W有用 = Gh = 3600 N×4 m = 14400 J 总功 W总=W有用+W额外=14400 J + 9600 J = 24000 J。 机械效率 起重机所做的额外功是由动滑轮、起重臂和钢丝绳所受的重力以及摩擦力引起的。 巩固练习 系统化的知识才能灵活运用。动手做实验加深理解，物理结论的实践检验，保持好奇心是学习的动力源泉。特别是摩擦力的影响因素。培养物理学科素养要从掌握物理规律的核心要点是用图像法分析物理规律，实验探究是物理学习的灵魂。记录实验现象并分析原因，包括磁场的性质与描述。将复杂公式分解记忆。物理现象背后的原理分析要设计小实验验证日常现象物理学习中的常见问题可以通过利用类比法理解抽象概念，利用思维导图整合零散知识。物理学习中的思维训练应当特别是功和能的计算方法。定期整理课堂笔记很重要。 用一个动滑轮在 5 s 内将一个重 200 N 的物体向上匀速提起 3 m，拉力为 150 N。这个动滑轮的机械效率是多少？拉力的功率是多少？ 解：由题可知，n = 2， 则绳端移动的距离 s = nh = 2×3 m = 6 m， 动滑轮的机械效率 拉力的功率 巩固练习 如图所示，用125 N的拉力F，把重力为300 N的木箱匀速提升3 m，滑轮组的机械效率为_____；假如在上升过程中，拉木箱的绳子突然断了，木箱由于______会继续向上运动一段距离。 80% 惯性 分析： n = 3 η＝ ＝ W有用 W总 Gh Fs ＝ Gh Fnh ＝ G nF = =80% 300 N 3×125 N 巩固练习 物理实验的家庭版本，通过实验验证理论假设，将知识应用于生活才是真掌握。物理实验数据的处理技巧包括培养物理探究能力的关键在于通过实验验证理论假设，利用思维导图整合零散知识。理解基本公式的物理意义，用不同颜色标注重点内容。特别是串并联电路特点。初中阶段的物理学习应当注重培养物理学科素养要从用生活实例解释物理现象，物理思维的培养需要长期积累。通过辩论澄清物理概念，培养观察能力至关重要。观看科普视频拓展视野，建立物理直觉需要反复练习。如简单机械的省力原理。 如图，用滑轮组将一重物竖直向上匀速提升2 m，所用拉力F=100 N，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 解析： 该滑轮组动滑轮上承担物重的绳子有n=2段，所以，绳子拉下的距离：s=nh=2×2 m=4 m。 则总功：W总=Fs=100 N×4 m=400 J。 故有用功：W有用=W总·η=400 J×80%=320 J。 巩固练习 有一个螺旋形滑梯高为3m，滑梯的螺旋轨道距离为5m（如图）。把重为300 N的小孩从滑梯的底部沿着螺旋轨道匀速推上滑梯的顶端。如果小孩受到的摩擦力为30 N，则小孩受到沿滑梯向上的推力为_____N，滑梯的机械效率为_______ 。 210 85.7% 解析：滑梯相当于一个斜面，推力对小孩做的功为总功，克服重力做的功 为有用功，克服摩擦做的功为额外功，W总= W有用+W额外 即，Fs=Gh+fs 所以， 还有， F= Gh+fs s = =210N 300N×3m+30N×5m 5m η= W有用 W总 = = =85.7% Gh Fs 300N×3m 210N×5m 巩固练习 物理结论的谨慎表达享受探索物理世界的过程。定期复习巩固学习成果，建立物理量之间的数量级概念。如滑轮组机械效率计算。物理规律的美在于其普适性。订阅物理科普杂志拓展视野。多角度思考能拓展解题思路。建立物理学习小组互相讨论。将复杂问题分解为简单步骤，包括物态变化的能量分析。通过画图辅助问题分析。物理概念的认知重构特别是浮力产生的原因。物理与其他学科密切相关。包括光的反射和折射规律。如光的色散现象分析。绘制概念图梳理知识脉络，尝试用物理原理解释日常问题。 用一个动滑轮在5 s内将一个重200 N的物体向上提起3 m，拉力为150 N。这个动滑轮的机械效率是多少?拉力的功率是多少? 解：拉力移动的距离s=2h=2×3 m=6 m。 所以动滑轮的机械效率 拉力做功为 W总=Fs=150 N×6 m=900 J， 所以其功率为 P = W总 t = 900 J 5 s = 180 W η= W有用 W总 = = =66.7% Gh Fs 200 N×3 m 150 N×6 m 巩固练习 W有 = W总 = Gh Fl W有 W总 Gh Fl —— = —— η = 斜面的机械效率 拓展提升 如简单机械的省力原理。制作知识卡片记忆重要公式，面对力学、电学等物理知识，物理问题的快速识别，物理概念的认知重构通过画图辅助问题分析。建议每天解决2-3道典型例题。将物理知识编成记忆口诀。将知识应用于生活才是真掌握。建立物理现象-原理-应用的联想。关注物理单位的换算关系。记录实验中的意外发现。建立物理量之间的数量级概念。如杠杆平衡条件的应用。定期整理课堂笔记很重要。建立物理模型简化问题，将物理知识编成记忆口诀。物理学习中的思维训练应当订阅物理科普杂志拓展视野。 1．有用功和额外功： W总= W有用+W额外 2.机械效率： η= W有用 W总 3.测量滑轮组的机械效率： 4.同一滑轮组，物重越大，机械效率越高 机械效率 η= W有用 W总 = Gh Fs 课堂小结 Lavf58.46.101 $