12.4 机械效率 课件 -2025-2026学年人教版物理八年级下学期

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“井中提水”生活实例导入，对比提水与捞桶情境辨析功的类型，结合动滑轮、滑轮组探究实验，搭建从生活到物理概念的学习支架。 其亮点在于以科学探究为主线，设计“测量滑轮组机械效率”实验培养科学思维，通过不同物重下机械效率数据对比深化物理观念。采用实例分析与实验教学法，助学生理解机械效率本质，教师可借练习和规律小结提升教学效率。

第十二章 简单机械 第4节 机械效率 人教版 物理 八年级 下册 1 我国许多地方原来都没有 自来水,人们为了食用水,要从 井中打水。如图所示,在这个从 井中提水上来的过程中,人对哪 些物体做了功?这些功都是人们 希望做的吗?对谁做的功才是有用的呢? 2. 能设计实验，测定某种简单机械的机械效率；知道提高机械效率的实际意义和方法，有合理改进机械、提高机械效率的意识。 1. 能结合实例认识有用功、额外功和总功；理解机械效率的概念，知道机械效率小于1及没有单位的原因，会利用公式η= 进行相关的计算。 F s W = Fs F1 F2 W = F1s W = F2s 有 额 总 一、有用功和额外功 衔接：我拿起了杯子喝了水。（这时候拿起杯子喝水，询问学生老师是如何喝到水的，让学生发现杯子被举了起来）让我们一起来分析一下刚才这个过程。 我们不能像动物一样低头喝水，我们要喝到水就要用手拿起杯子，就要给杯子一个？（力）在力的方向上面我们把杯子拿起来了，也就是移动了一段距离。大家看到这两个物理量是不是很熟悉。（相当于做了功） 但是这个力我们可以把他拆分一下。分为拿起水的力，拿起杯子的力。其中拿起水的这个力对我们来说才是有用的，也就是F1，因为我们的目的是喝水，我们要让水起来。作用在杯子上的力F2其实是没有实际作用的，它提起了杯子，我们并不想喝掉这个杯子，但是这个力我们又不得不去提供。所以我们把分给水的这个力做的功叫做有用功，分给杯子的力做的功叫做额外功。 公式： 有用功：为达到目的必须做的对人们有用的功。 额外功：人们不需要但又不得不做的功。 总 功：有用功与额外功的总和。 W有+W额= W总 衔接：我们来梳理一下这几个名词的概念。它们之间的关系我们用公式如何表达呢？…… 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。 （判断有用功要看目的） 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 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 为什么借助动滑轮提升重物做功，拉力做的功要更多一些? 克服摩擦力所做的功 提升动滑轮所做的功 提升绳子所做的功 使用机械做功时，由于机械本身的自重以及摩擦等因素的影响，需要额外多做一些功。 【分析讨论】 用动滑轮提升钩码 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 不可避免地多做的功 有用、必须做的功 有用功 额外功 总功 2. 有用功、额外功和总功 (1)有用功(W有)：为了达到目的，必须做的功。 (2)额外功(W额)：为了达到目的，并非我们所需 要但又不得不做的功。 (3)总功(W总) ：有用功与额外功之和。 W总= W有用+ W额外 产生原因：①克服机械自重、容器重等做的功； ②克服摩擦力做的功等 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。 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）。 练习 在“测量滑轮组机械效率”的实验中，小明利用同一滑轮组先后提升不同重力的物体进行实验，如图甲和乙所示，不计空气阻力。实验测量的数据记录在表格中： 用同一滑轮组提升重力不同的物体时，被提升的物体越重，机械效率越高； 用不同的滑轮组提升同一物体时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。 1.滑轮组机械效率的规律 2.提高机械效率的方法 减轻机械自重 减小机械间的摩擦 允许情况下增加物重 课堂小结 1.两位同学根据图中装置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。 钩码所受的 重力G/N 提升 高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 有用功W有用/J 总功 W总/J 机械 效率η 甲同学 1.0 0.1 0.5 0.3 乙同学 3.0 0.1 1.2 0.3 0.1 0.15 66.7% 0.3 0.36 83.3% 分析表中数据可知，甲、乙两同学测得的滑轮组的机械效率不同的主要原因是所提升钩码的重力不同。 课堂练习 计算机械效率 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。下面来算算三种不同方式的机械效率。 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。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？ 【实验思路】 测量滑轮组的机械效率 练习与应用 1. 两位同学根据图中装置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。 钩码所受的 重力G/N 提升 高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 有用功W有用/J 总功 W总/J 机械 效率η 甲同学 1.0 0.1 0.5 0.3 乙同学 3.0 0.1 1.2 0.3 钩码所受的 重力G/N 提升 高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 有用功W有用/J 总功 W总/J 机械 效率η 甲同学 1.0 0.1 0.5 0.3 乙同学 3.0 0.1 1.2 0.3 0.1 0.15 66.7% 0.3 0.36 83.3% 分析表中数据可知，甲、乙两同学测得的滑轮组的机械效率不同的主要原因是所提升钩码的重力不同。 3. 如图所示，用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度，与提升B相比，提升A的过程滑轮组的机械效率较大，若不计绳重与摩擦的影响，则提升A的 过程 (　　) A. 额外功较小 B. 额外功较大 C. 总功较小 D. 总功较大 D 基础巩固题 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 $