11.3 机械效率 导学案 2026-2027学年物理沪粤版九年级上册

该初中物理导学案聚焦“机械效率”，涵盖有用功、额外功、总功的概念，机械效率的含义、计算及滑轮组机械效率的测量与提高方法。通过“使用动滑轮是否省功”实验导入，对比直接提升与动滑轮提升的功，搭建“功”到“机械效率”的学习支架。 以实验探究为核心，通过测量滑轮组机械效率的实验设计，培养科学探究能力，结合实验数据推理物重对效率的影响，体现科学思维，例题与课堂练习注重实际应用，助力学生形成能量观念，提升分析解决问题的能力。

第3节 机械效率 学案 教材：沪粤版物理上册（2026-2027学年） 章节：第十一章 功与机械能 学习目标 1. 了解什么是有用功、额外功和总功。 2. 能说出机械效率的含义，知道机械效率是小于100%的，了解机械的机械效率。 3. 能利用机械效率的公式进行简单计算。 4. 会测量滑轮组的机械效率，且知道提高机械效率的方法。 知识点一：有用功与额外功 1. 实验：研究使用动滑轮是否省功 （1）如图甲，用弹簧测力计将钩码缓慢提升一定高度，拉力所做的功W₁ = ________J。 （2）如图乙，借助动滑轮将同样的钩码提升相同高度，拉力所做的功W₂ = ________J。 （3）两次拉力所做的功________（选填"相同"或"不同"），使用动滑轮________（选填"能"或"不能"）省功。 2. 三种功的概念 （1）有用功（W有用）：________的、________的功。即完成工作目的必须做的功。 （2）额外功（W额外）：________却________的功。即人们不需要但不得不做的功。 （3）总功（W总）：有用功与额外功的________。 （4）关系式：W总 = ________ + ________ 3. 功的原理 大量实验表明，动力对机械所做的功总是________机械对外所做的功（有用功）。 使用任何机械都________省功。 知识点二：机械效率 1. 定义 有用功与总功的________叫做机械效率。 公式：η = ________ 2. 注意事项 （1）机械效率一般用________表示，________单位。 （2）因为W有用________W总，所以η________1（即机械效率总________100%）。 3. 物理意义 机械效率表示机械性能________的物理量，机械效率越高，机械性能越________。 4. 辨析 机械效率指有用功占总功的________；功率表示做功的________。二者________内在联系。 5. 常见机械的机械效率 起重机：________；汽油发动机：________；柴油发动机：________；抽水机：________。 例题精讲 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。 【解题步骤】 已知：m = 0.5t = ________kg，h = ________m，W总 = ________J 求：η = ？ 解：W有用 = Gh = mgh = ________ × ________ × ________ = ________J η = W有用 / W总 = ________ / ________ ≈ ________ 知识点三：测量滑轮组的机械效率 1. 实验原理 η = ________ / ________ = ________ / ________（用测量的物理量表示） 2. 实验器材 ________、________、________、________、________、________。 3. 需要测量的物理量 G：________；h：________；F：________；s：________。 4. 实验步骤要点 （1）用弹簧测力计测量钩码所受的________。 （2）安装滑轮组，记下钩码和绳端的位置。 （3）________缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的值。 （4）用刻度尺测出钩码上升的________和绳端移动的________。 （5）算出W有、W总、η并填入表格。 （6）改变钩码的________，重复实验。 5. 实验数据 次数 钩码重/N 上升高度/m 有用功/J 拉力/N 绳端距离/m 总功/J 机械效率 1 0.5 0.03 0.015 0.3 0.087 0.026 57.5% 2 1 0.03 0.03 0.4 0.091 0.036 88.7% 3 1.5 0.03 0.045 0.59 0.086 0.050 88.8% 实验结论：用同一滑轮组提升重力不同的物体时，机械效率________，被提升的物体越________，机械效率越________。 6. 测量说明 （1）在测滑轮组机械效率时，________（选填"可以"或"不可以"）不测量s和h。 （2）若不考虑绳重和摩擦，只计动滑轮重力时，机械效率与滑轮组绕线方式________（选填"有关"或"无关"）。 7. 影响滑轮组机械效率的因素 （1）摩擦、绳重：减小摩擦可以________额外功，________机械效率。 （2）物重：物重增加，机械效率________。 （3）动滑轮重：动滑轮重减小，机械效率________。 如何提高机械效率 （1）改进机械的________，使它更合理、更________。 （2）减小机械间的________。 （3）增大物体的________。 课堂练习 1. 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（ ） 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 2. 如图所示，物体重180N，动滑轮重10N，小明用100N的拉力（方向不变）将物体匀速提升2m，用了10s，则此过程中有用功是____J，额外功是____J，拉力的功率是____W，滑轮组的机械效率是____%。 3. 很多名山风景区为了方便游客到达都把上山的公路修成如图所示的盘山公路，这样设计的优点是____；某次一辆质量为5t的旅游车以120kW的恒定功率沿着盘山公路向上行驶5min到达了目的地。已知该过程中旅游车上升的高度为300m，则该盘山公路的机械效率为____。（结果保留百分号前1位小数） 4. 如图是小龙"测量斜面机械效率"的实验装置。斜面粗糙程度相同。先用平行斜面向上的恒定拉力F将重6N的物体以1m/s的速度匀速拉到斜面顶端，测得斜面的机械效率为75%。则下列说法正确的是（ ） A. 拉力做功为3J B. 物体受到摩擦力为1.5N C. 在匀速拉动过程中，物体的机械能不变 D. 若以2m/s的速度匀速拉动物体，斜面机械效率仍为75% 参考答案 【知识点一填空答案】 1.(1) 0.20 (2) 0.24 (3) 不同；不能 2.(1) 满足需要；有价值 (2) 无利用价值；不得不做 (3) 总和 (4) W有用；W额外 3. 大于；不能 【知识点二填空答案】 1. 比值；η = W有用/W总 2.(1) 百分数；没有 (2) <；<；小于 3. 高低；好 4. 比值；快慢；没有 5. 40%~50%；22%~27%；28%~30%；60%~80% 【知识点三填空答案】 1. W有用；W总；Gh；Fs 2. 刻度尺；钩码；弹簧测力计；滑轮；铁架台；细绳 3. 物体重力；物体升高高度；绳端拉力；绳端移动距离 4.(1) 重力 (3) 匀速 (4) 高度h；距离s (6) 数量 5. 不同；重；高 6.(1) 可以 (2) 无关 7.(1) 减少；提高 (2) 提高 (3) 提高 【提高机械效率填空答案】 (1) 结构；轻巧 (2) 摩擦力 (3) 重量 【课堂练习答案】 1. C（甲乙提升同一货物到同一高度→有用功相同。甲用动滑轮省力但绳端移动距离大→需具体分析装置判断总功和功率。） 2. 360；40；40；90（W有=Gh=180×2=360J；s=2h=4m，W总=Fs=100×4=400J；W额=400-360=40J；P=W总/t=400/10=40W；η=360/400=90%） 3. 省力；41.7%（盘山公路=斜面→省力。W总=Pt=120000×300=3.6×10⁷J，W有=mgh=5000×10×300=1.5×10⁷J，η=1.5×10⁷/3.6×10⁷≈41.7%） 4. D（斜面机械效率与匀速拉动的速度无关，只与斜面粗糙程度和倾角有关。） 学科网（北京）股份有限公司 $