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“直接提升物体与用机械提升做功是否相同”的问题驱动和动滑轮省功探究实验导入，以提沙子、捞桶等生活实例为支架，衔接功的概念与机械效率的学习。 其亮点在于注重科学探究与科学思维培养，通过测量滑轮组机械效率实验，引导学生设计方案、分析数据（如改变物重或动滑轮重观察效率变化），结合中考例题强化物理观念。学生能提升实验探究和实际问题解决能力，教师可借助系统实验与实例资源优化教学。

11.4 机械效率 想一想 洪山嘴中学詹振亚 洪山嘴中学詹振亚 直接提升物体做功，与使用机械提升物体做功相同吗？ 探究新知 s h s=2h=20cm=0.2m W1＝G·h＝2N × 0.1m=0.2J W2＝ F·s＝ 1.2N × 0.2m= 0.24J W1 < W2 ? 探究：使用动滑轮是否省功？ 使用动滑轮提升物体时，要克服动滑轮重力、绳子重及摩擦力等做功。 额外功 一、有用功和额外功 G/N h/m W有/J F/N s/m W机/J 2 0.1 0.2 1.0 0.3 0.3 2 0.1 0.2 0.5 0.5 0.25 1.有用功（W有）：直接对物体所做的功（为了达到工作目的， 必须做的功）。 2.总功（W总）：利用机械所做的功（实际付出的，动力所做的所有功）。 3.额外功（W额）：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）。 W总 ＝ W有 ＋ W额 有用功 无论采取哪种方法都必须做的功（为达到工作目的所必须做的功）： （1）举高重物时（斜面或滑轮）： （2）在粗糙水平面上移动物体时： W有=G物·h W有=f摩·s物 平移物体时，G物替换成f摩 (物体与地面间的摩擦力） 【课堂活动】 G F 提升物体克服重力做功是目的，是有用功。 拉力 F 做功，既把物体提升做了有用功，又克服动滑轮重和摩擦做了额外功，则拉力 F 做功是总功。 要克服动滑轮重力和摩擦而额外做功，否则不能完成任务。这个功不是目的而又不得不做，是额外功。 探究新知 对砂子做功 对空桶做功 克服自身重力做功 并不需要做但又不得不做的功 对人们有用必须做的功 3m 3m 他的目的是： 把沙子运上三楼 用水桶提沙子上楼 有用功 额外功 探究新知 用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功? 提水所做的功是有用功；提水桶所做的功是额外功。 如果桶掉到井里，从井里捞桶的时候，捞上的桶里带了一些水，这种情况下哪部分是有用功，哪部分是额外功? 提水桶所做的功是有用功；提水所做的功是额外功。 想一想 知识讲解 二、机械效率 1.意义： 表示机械做功时，有用功在总功中所占的比例，是机械性能的重要指标。 2.定义： 有用功跟总功的比值 3.计算公式： 4.单位： 机械效率是一个没有单位的物理量。 知识讲解 对机械效率概念的理解 （1）机械效率是表示机械做功性能的一个重要指标。 （2）机械效率常用百分数表示，是一个没有单位的物理量。 （3）进行有关机械效率的计算时，要分清有用功、额外功和总功 （5）进行有关机械效率的计算时，常用的公式： （4）机械效率总小于1 1 对沙子做功： W有=600J 对桶和克服自身重力做功： W额=120J+2400J=2520J 总功： W总=3120J 2 对沙子做功： W有=600J 对桶滑轮做功： 总功： 对沙子做功： W有=600J 对口袋和滑轮做功： 总功： W额=60J+120J=180J W总=780J 3 W额=60J+30J=90J W总=690J 3120J 780J 690J 请计算出左侧三种情况的有用功、额外功和总功分别是多少？ 知识讲解 活动 计算机械效率 在图11-4-2的三种不同做功方式中，我们已经计算出有用功、额外功和总功。下面我们来算算三种不同方式的机械效率。 一些机械的机械效率 抽水机 60%－80% 柴油机 28%－40% 滑轮组 50%－85% 离心式水泵60%－80% 起重机40%－50% 电动机 80%－90%． 1804年发明的蒸汽机车 蒸汽机的效率通常只有6%－15% 探究新知 三、探究实验：测量滑轮组的机械效率 F 【实验原理】 【实验器材】 弹簧测力计、刻度尺、铁架台、滑轮、 细线、钩码 绳端的拉力F、___________、_________________和___________________________。 物体重G 物体上升距离h 绳自由端移动距离s 【需要直接测量的物理量】 探究新知 实验时拉力的方向应尽量_____________，且应在钩码____________的过程中读取拉力的大小。 竖直向上 匀速移动 注意事项： 实验过程 知识讲解 做一做 实验探究1 保持动滑轮重一定，改变钩码重力。 结论： 同一个滑轮组，所挂的物重不同，机械效率不同，物重越大，机械效率越高。 G/N h/m F/N s/m W有/J W总/J η 1 2 3 1 0.1 0.5 0.3 0.1 0.15 83.3％ 88.9％ 0.45 0.3 0.2 0.4 0.3 1.5 0.1 4 2 0.1 0.8 0.3 66.7％ F =0.8N F =0.5N =1.5N F 做一做 实验探究2 保持钩码重力一定，改变动滑轮重 G/N h/m F/N s/m W有/J W总/J η 1 2 83.3％ 55.5％ 4.5 3 0.2 0.2 0.4 0.9 0.1 2 2 0.1 0.8 0.3 F F 结论：不同滑轮组, 挂的相同物重时，机械效率不一定相同, 动滑轮较轻滑轮组，机械效率高。 探究新知 忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率： 滑轮组的机械效率在数值上等于物重与总重的比值。 滑轮组机械效率的讨论 同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率就越高。 提升相同的重物，所用动滑轮越轻，机械效率就越高。 知识讲解 归纳 用滑轮组提升物体时，滑轮组的机械效率与物体的重、绳重及动滑轮的自重、机械间的摩擦等因素有关；而与滑轮组的绕法以及被提升的高度无关。 如何提高机械效率？ 1. 改进机械的结构，使它更合理，更轻巧。 例如：动滑轮太重，使得滑轮组机械效率很低，换用较轻滑轮就可提高其机械效率。 2. 减小机械间的摩擦力。 例如：加强机械运动部位的润滑。 3. 增大物体的重量。 在额外功不变的情况下增大有用功。 知识讲解 知识讲解 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！ 例1 工人用如图的机械将物体匀速提升到某一高度，若物体的重力与滑轮的重力之比G物∶G滑轮=9∶1，忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率为 （　　） A．10% B．45% C．80% D．90% D 连接中考 例2 （2019•荆门）如图用同一滑轮组分别将两个不同的物体A和B匀速提升相同的高度，不计绳重和摩擦的影响，提升A的过程滑轮组的机械效率较大，则下列判断正确的是（　　） ①A物体比B物体轻 ②提升A的拉力较大 ③提升A所做的额外功较少 ④提升A做的有用功较多 A．只有①③ B．只有②④ C．只有②③ D．只有①④ A更重 B 提升A的拉力较大 提升A做的有用功较多 连接中考 G F G F 例3 使用下面的两个滑轮组，提升相同的重物，提升相同的高度，哪个机械效率大？ 动滑轮个数较少，自重轻，绳子股数少，摩擦也小，额外功较少 动滑轮个数较多，绳子股数多，额外功较多 将相同重物提升相同 高度，做有用功相同 故左边的机械效率大 探究新知 F G s h W有用=G物·h W总=F·s W额外=G动·h （不计绳重和摩擦） F s绳 s物 f W有用=f·s物 W总=F·s绳 利用滑轮组做功 课堂检测 例4. 如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300 N的物体，拉力F的大小为30 N。若物体和地面之间的摩擦力大小为45 N，则A处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为 (　　) A. 45 N、50% B. 45 N、75% C. 60 N、50% D. 60 N、75% B f=45N 基础巩固题 例5. 质量是6 kg的物体A放在水平桌面上，利用下图装置使物体以0.2 m/s的速度做匀速直线运动，弹簧测力计始终保持水平，其示数为2 N，不计绳子的伸长和滑轮组内部的摩擦，则（g取10 N/kg） （1）作用在绳端的拉力F为＿＿＿N （2）水平桌面对物体A的摩擦力是＿＿＿N （3）在10 s内拉力作用点移动＿＿＿m A F 2 6 4 例6. 如图所示的滑轮组将重G＝12 N的物体匀速提升20 cm。所用的拉力F＝5 N，所做的有用功为 J，机械效率为 ， 当改为提升18 N的重物时，该滑轮组的机械效率为 。（忽略绳重和滑轮与轴的摩擦） 2.4 80% 85.7% F G 课堂小结 1．图为测量滑轮组机械效率的实 验装置，钩码总重6 N。 （1）实验时要竖直向上______ 拉动弹簧测力计，由图可知拉力 大小为_______N，若钩码上升的 高度为8cm,则弹簧测力计向上移动______cm,该滑轮组的机械效率为________。 （2）若仅增加钩码的个数，该滑轮组有机械效率将_______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 缓慢 2.4 24 83.3% 增大 课堂检测 2.某机械的机械效率是75%，这说明使用这一装置做功 ( ) D. 额外功占总功的3/4 C. 总功是有用功的3倍 B. 有用功是额外功的3倍 A. 总功是额外功的3倍 B 3. 工人利用如图所示的滑轮组，将重800N的物体竖直向上匀速提升1m，工人对绳的拉力为500N，则滑轮组对重物所做的有用功W有和该滑轮组此时的机械效率η分别是（　　） A．W有=500J，η=62.5% B．W有=500J，η=80% C．W有=800J，η=62.5% D．W有=800J，η=80% D $