11.3 机械效率 课件 2026-2027学年物理沪粤版 九年级上册

该初中物理课件聚焦“机械效率”，系统讲解有用功、额外功、总功的概念及关系，机械效率公式计算，滑轮组效率测量与影响因素等核心内容。从生活“效率”实例导入，结合提水与捞桶情境区分功的性质，搭建生活到物理的学习支架。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，通过测量滑轮组效率实验（改变物重、动滑轮重得出结论）培养探究能力，用对比表格辨析机械效率与功率强化科学思维。实例贴近生活（钓鱼竿、自动扶梯练习），助学生建立能量观念，教师可借清晰结构和分层练习提升教学效果。

第十一章 功与机械能 11.3 机械效率 新课引入 新课讲授 随堂练习 课堂小结 1.了解有用功、额外功、总功和机械效率的，以及它们之 间的关系. 2.会用机械效率的公式进行简单的计算. 3.会测量滑轮组的机械效率. 4.知道实际机械的机械效率总小于1，知道提高机械效率 的方法和意义。 学习目标 2 新课引入 生活中我们常常会遇到“效率”这个词，利用机械帮助我们完成某项任务，也会涉及效率问题，这节课，我们就来学习机械效率。 新课讲授 有用功与额外功 知识点1 1. 有用功：我们需要的、有价值的功，叫有用功，记作W有用。例如，在使用滑轮组时，提升重物所做的功。 2. 总功：动力对机械做的功，叫总功，记作W总。例如，在使用滑轮组时，绳子自由端拉力所做的功。 3. 额外功 （1）定义：对人们既无利用价值却不得不做的功，叫额外功，记作W额外。 （2）额外功产生的主要原因 ①提升物体时，克服机械自重、容器自重等所做的功。 ②克服机械的摩擦所做的功。 区分有用功、额外功的关键是看做功过程中的目的是什么。同一做功过程，目的不同，功的性质可能不同。 点拨 在提水过程中，对桶做的功是额外功，无价值但不得不做，对水做的功是有用功。 若水桶掉入井中，在捞桶的过程中，对桶做的功是有用功，对水做的功是额外功。 4. 在实际使用机械做功时，总功应等于有用功与额外功之和，即W总=W有用+W额外。由于存在额外功，即W额外>0，因此，总功必定大于有用功，即W总>W有用。 1. 定义：在物理学中，把有用功W有用与总功W总的之比，叫机械效率。 2. 公式：如果用 η 表示机械效率，那么η = ×100%，机械效率常用百分率来表示。 3. 对机械效率的理解 （1）由于额外功不可避免，有用功总是小于总功，所以任何实际机械的机械效率η都小于1。 机械效率 知识点2 （2）根据 η = ×100% 可知，当 W有用 一定时，W额外越大，η 越小；W额外一定时，W有用越大，η 越大。 （3）机械效率的高低并不决定使用机械是省力还是费力，效率高只说明有用功在总功里所占的比例大。省力还是费力是指使用机械时所用动力的大小，机械效率高并不一定省力。 （4）机械效率不是机械的一种固定性能，在完成不同任务的过程中，同一个机械的机械效率可能不同。 使用机械或省力，或省距离，但使用任何机械都不能省功；使用机械要多做额外功，比直接用手效率更低。 测量滑轮组的机械效率 1. 实验步骤 （1）组装一个如右图所示的滑轮组，并用它来提升重物。 （2）用弹簧测力计测出钩码的重力 G。安装好滑轮组后，先在细绳与定滑轮相切处用色笔在细绳上做个记号，再匀速拉动弹簧测力计，提升2个钩码，此时弹簧测力计的示数即为拉力 F。 （3）用刻度尺量出钩码上升的高度 h 以及细绳色点到与定滑轮相切处的距离，这个距离就是细绳自由端通过的距离 s。 （4）用 η =×100% = ×100% 算出滑轮组工作时的机械效率。 （5）改变物重，重复进行实验。 2. 实验结论：滑轮组的机械效率与所提重物有关，使用同一滑轮组提升不同重物时，重物越重，机械效率越高。 3. 改变动滑轮的重力，重复上述实验。 4. 实验结论：在提起同样重的物体时，动滑轮越重、摩擦力越大，滑轮组的机械效率越小。 影响滑轮组机械效率的因素 摩擦、绳重（轮与轴及轮与绳之间） （减小摩擦可以减少额外功，提高机械效率） 如：加强机械运动部位的润滑、采用轻质细绳 物重 （物重增加，机械效率提高） 动滑轮重 （动滑轮重减小，机械效率提高） 机械效率与功率的区别 几种简单机械的机械效率 知识点3 1.杠杆 有用功： 总功： 机械效率： 2. 滑轮组竖放（不计绳重、摩擦） 有用功： 额外功： 总功： 机械效率： 3.滑轮组横放（不计绳重） 有用功： 总功： 机械效率： 4.斜面 有用功： 额外功： 总功： 机械效率： 课堂小结 1. 清晨，清河河畔聚集了很多钓鱼爱好者，某位师傅不小心把水桶掉进水里，他用钓鱼竿将桶钓了上来，发现桶里带了一些水。在钓起水桶的过程中，下列关于做功的说法正确的是(　　) A．对桶中水所做的功是有用功 B．对桶所做的功是有用功 C．克服钓鱼竿重力做的功是总功 D．做的总功等于有用功 B 随堂练习 21 2．下列关于机械效率的说法正确的是(　　) A．越省力的机械，机械效率越高 B．做功越快的机械，机械效率越高 C．所做有用功越多的机械，机械效率越高 D．所做有用功与总功的比值越大的机械，机械效率越高 D 3. 如图，甲、乙两人用不同的装置，在相同 时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及 滑轮的摩擦。下列说法正确的是( ) C A. 甲做的有用功多 B. 乙做的总功多 C. 甲做总功的功率大 D. 乙所用装置的机械效率小 4．如图所示，在斜面上将一个重10 N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F＝6 N，斜面长s＝0.6 m、高h＝0.3 m，则拉力所做的功为________J；把重物直接提升h所做的功为有用功，忽略弹簧测力计的重力和空气阻力，则斜面对物体的摩擦力为________N。 3.6 1 5. 建筑工人用如图所示的滑轮组，在 内将重 为的物体沿水平方向匀速移动 的过程 中，所用的拉力大小为 C ①绳子自由端沿水平方向移动了 ②物体受到的拉力为 ③拉力的功率为 ④滑轮组的机械效率为 A. 只有①④ B. 只有①② C. 只有①②③ D. ①②③④ ，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。在此过程中下列说 法错误的是 ( ) 【点拨】由图可知， ，则绳子自由端 沿水平方向移动的距离 ，故①错误，符合题意；物体沿水 平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力 是一对平衡力，则物体受到的拉力 ，故②错误，符合题 意；拉力做的功 ，则拉 27 力的功率 ，故 ③ 错误，符合题意；有用功 ，滑 轮组的机械效率 ， 故④正确，不符合题意。故选C。 6. 某商场的自动扶梯在电动机的带动下匀速上升。某次扶梯承载20人从商场一楼到二楼(高度为3 m)，用时6 s，若20人总重为1.2×104 N，扶梯的机械效率为80%，则该过程中，扶梯对人做的有用功为________J，扶梯电动机的输出功率为________W。当到达二楼时，乘客不断减少，此时扶梯的机械效率将________(填“变大”“变小”或“不变”)。 3.6×104 7.5×103 变小 7. 小明想要探究影响斜面机械效率的因素，对此他猜想：“斜面的坡度一定时，物体越重，斜面机械效率越高。”小红不赞同小明的猜想，于是他们一起设计实验检验小明的猜想是否正确。 (1)他们准备了长木板、木块，带凹槽和挂钩的滑块、质量相同的钩码若干个、刻度尺和仪器a，仪器a是___________。 (2)请帮小红写出实验步骤和判断小明的猜想是否正确的依据： ①测量滑块、钩码的重力：用仪器a在空中沿________方向提起滑块，保持静止，记录滑块的重力G；用同样的方法测量出1个钩码的重力为G0；将1个钩码放入滑块的凹槽，计算出滑块和1个钩码的总重力G总1； 弹簧测力计 竖直 ②搭建斜面：在长木板上画四个点A、B、C、D(如图)，测量出________(填“AC”“AD”或“BC”)间距离为斜面的长度s，用木块撑起长木板，测出这两点间的高度差h，固定木块和长木板保持斜面坡度不变； ③测量拉力：把滑块放在斜面上，用仪器a____________拉动滑块，测出拉力F1； ④改变物重：再放1个钩码到滑块的凹槽中，计算出总重力为G总2，G总2＝______________； AC 沿斜面匀速 G＋2G0　 ⑤重复步骤③，记录拉力F2； ⑥ 判断小明的猜想是否正确的依据： ____________________________________________________________________________________________________。 【点拨】拉力做的功即总功W总＝Fs＝6 N×0.6 m＝3.6 J；有用功W有用＝Gh＝10 N×0.3 m＝3 J，忽略弹簧测力计的重力和空气阻力，克服斜面对物体的摩擦力做的功为额外功，额外功W额外＝W总－W有用＝3.6 J－3 J＝0.6 J，斜面对物体的摩擦力f＝＝＝1 N。 【点拨】克服人的重力做的有用功W有用＝Gh＝1.2×104 N×3 m＝3.6×104 J；电动机输出的总功W总＝＝＝4.5×104 J，扶梯电动机的输出功率P＝＝＝7.5×103 W；当到达二楼时，乘客不断减少，则有用功减少，而额外功不变，由η＝×100%＝×100%＝×100%可知，此时扶梯的机械效率将变小。 若＜，说明小明的猜想正确 若≥，说明小明的猜想错误 $