12.4 机械效率 课件 2025-2026学年人教版物理八年级下册

该初中物理课件围绕“机械效率”展开，涵盖有用功、额外功、总功的概念及机械效率公式，通过回顾定滑轮、动滑轮、滑轮组知识，以“绳端拉力做功与滑轮组对重物做功是否相同”的问题导入，结合动滑轮实验建立新旧知识联系，搭建学习支架。 其亮点在于注重科学探究与科学思维，通过动滑轮省功实验、测量滑轮组机械效率的实验设计及数据表格分析，引导学生推导结论，体现物理观念中的能量观念。学生能通过实验深化理解，教师可借助清晰结构与实例提升教学效率。

12.4 机械效率 回顾： 定滑轮：实质是等臂杠杆 定滑轮不省力也不省距离，但可以改变力的方向 动滑轮可以省力，但不改变力的方向，而且费距离 动滑轮：实质是省力杠杆 滑轮组：既可以省力又可以改变力的方向，但要费距离 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？ ？ 问题 W1 W2 1.用弹簧测力计直接将钩码缓慢地提升一定的高度，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。 3.比较两次做功的大小。 W1＝F拉 1 S＝Gh W2＝F拉2 S 提升0.05m 一、有用功和额外功 研究使用动滑轮是否省功 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 提升2个钩码 1 0.05 0.05 使用动滑轮提升2个钩码 0.6 0.05 0.1 ①直接提升2个钩码所作的功： ②利用一个动滑轮提升2个钩码，所做的功： 0.05 0.06 　W2=F2s2=0.6N×0.1m=0.06J W1=F1s1= 1N×0.05m=0.05J 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。 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。 一、有用功和额外功 研究使用动滑轮是否省功 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） 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。 ③总功 W总 手的拉做的功为总功 W总= W有用+ W额 W有用=G物h W额=W总- W有用 W总=Fs 忽略绳重及摩擦W额外=G动h 一、有用功和额外功 任何机械都不省功 1.如图是在生产力比较低下的时期，人们从人工挖的水井中获取生活用水时使用的辘轳和水桶。（以下均填“总功”“有用功”或“额外功”） （1）当使用辘轳和水桶从井中提水时，对水桶做的功是__________，对水做的功是 ，手的动力所做的功是__________。 （2）如果打水时操作不当，把水桶掉进水井中，人们打捞水桶时，水桶中有泥沙和水，此时对水桶做的功是__________，对泥沙和水做的功是_________，手的动力所做的功是__________。 额外功 有用功 总功 有用功 额外功 总功 例 公式变形： 在保证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。用η表示机械效率 由于额外功不可避免，所以有用功总是小于总功，所以机械效率总小于1。机械效率没有单位，通常用百分数表示。 二、机械效率 二、机械效率 帮助理解： 物理意义：机械效率是标志机械做功性能的物理量，有用功占总功的比例越大，机械效率越高，这个机械的性能越好。 机械效率只有大小，没有单位。 机械效率总小于1。由于有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。机械效率通常用百分数表示。 机械效率的高低与省力情况无关。 2.判断下面说法中是否正确？ 1．有用功越多，机械效率越高（        ） 2．额外功越少，机械效率越高（        ） 3．做总功越多，机械效率越低（        ） 4．做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高（       ） 5．做相同的总功时，有用功越多，机械效率越高（       ） 6．机械效率越高，越省力（        ） 例 功率P：做功与时间的比值 机械效率η:有用功与总功的比值 3.下列说法中正确的是( ) A. 机械效率越高，机械做功一定越快　 B. 做功越多的机械，机械效率一定越高 C. 功率越大的机械，机械效率一定越高 　 D. 做功越快的机械，功率一定越大 D 例 功率与机械效率辨析 因此 η与P_________（填"有"或“没有”）关系 没有 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：根据二力平衡 F=G=mg=0.5×103kg×10N/kg=5×103N W有=Gh=5×103N×3m=1.5×104J 又W总=3.4×104J 二、机械效率 实验思路： 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。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？ 测量滑轮组的机械效率 二、机械效率 实验原理： 测量滑轮组的机械效率 二、机械效率 1.测量钩码所受的重力G（静止时读数） 2.组装滑轮组，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 4.算出有用功W有用、总功W总、机械效率η 改变钩码的数量，重复上面的实验。 实验过程： 测量滑轮组的机械效率 二、机械效率 实验 钩码所受的重力G/N 提升高度h/m 用用功W有/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 0.1 0.2 1 0.3 0.3 66.67% 2 4 0.1 0.4 1.7 0.3 0.51 78.43% 3 6 0.1 0.6 2.3 0.3 0.69 86.96% 4 6 0.1 0.6 2.5 0.3 0.75 80% 结论 ：1.对同一个滑轮组来说物体越重，机械效率越高； 2.在物重相同时，动滑轮越重，机械效率越低； 【分析归纳】影响滑轮组机械效率的因素： 被提升G物 W有用 物体越重，机械效率越高 W额外 G轮 G绳和f 动滑轮越重，绳子越重、摩擦越大，机械效率越低 物体被提升的高度 与绳子（段数）绕线方法 无关 二、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，尽可能增大G物，充分利用机械 二、机械效率 提高机械效率的方式： 降低额外功 提高有用功 拓展 用滑轮组竖直方向提升物体 用滑轮组水平方向拉动物体 利用斜面做功 杠杆的机械效率 考虑所有的额外功时： 不考虑绳重和摩擦力，只考虑动滑轮重时： 滑轮组竖直提升物体 使用滑轮或滑轮组用力F沿水平方向匀速拉动物体，物体与水平面的摩擦力为f地，S绳为绳子自由端移动的距离，S物（S轮）为物体移动的距离，n为动滑轮上的绳子段。 考虑所有的额外功时： 滑轮组水平拉动物体 S绳=nS物（轮） f地 用力F沿斜面把重力为G的物体提高，h为斜面的高度，l为斜面的长度，f为物体与斜面间的摩擦力。 机械效率： 斜面 如何求斜面的摩擦力： 用利用杠杆把重力为G的物体提高h，F为动力，s为动力作用点移动的距离。 机械效率： 杠杆 1.工人用一根均匀杠杆将重为1 000 N的货物匀速提高1 m，工人作用在杠杆末端竖直向上的力为600 N，杠杆末端被提高2 m。则在此过程中有用功为__________J，杠杆的机械效率为__________ 练一练 1000 83.3% 2.如图，人向下拉绳提升重物，将重物匀速提升0.5 m，已知物体重400 N，此过程中滑轮组的机械效率为80%，不计绳重及摩擦，则人的拉力做的功为__________J，所用的拉力大小为__________N，动滑轮重为_________N。 250 250 100 练一练 1.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？ 有用功： 额外功： 有用功： 额外功： 拓展：用滑轮组匀速水平拉动物体的过程中，哪个是有用功？哪些是额外功？ 将重物提升W有 =Gh 克服动滑轮重、绳重及摩擦做的功 克服地面摩擦力做的功W有 =f物S物 绳子、滑轮间摩擦力做的功 课后习题P121 练一练 2．一台起重机将重3600N的货物提高4m，起重机做的有用功是多少?如果额外功是9600J，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？ W有 =Gh=3600N×4m=14400J W有=Gh W总=FS W总= W有用+ W额 W总 =W有+W额 =14400J+9600J=2.4×104J 练一练 3.两位同学根据图12.4-2分别用自己的器材测量滑轮组的机械效率，下表是他们实验中的一组数据。请将表格中的数据补充完整并说明机械效率不同的原因可能是什么。 0.1 0.15 66.7% 0.3 0.36 83.3% 钩码重不同、摩擦力不同 练一练 4. 用一个动滑轮在5s内将一重为200N的物体向上匀速提起3m，拉力为150N，这个动滑轮的机械效率是多少？拉力的功率有多大？ W有=Gh W总=FS W有 =Gh=200N×3m=600J W总=FS=150N×6m=900J S=2h=2×3m=6m 练一练 Lavf53.24.2 Lavf60.16.100 $