11.5 机械效率 第1课时 认识机械效率 课件 2026-2027学年物理苏科版九年级上册

该初中物理课件围绕机械效率展开，核心知识点包括有用功、额外功、总功的含义及关系，机械效率的定义、公式及提高途径。课堂导入通过上节课动滑轮提重物时做功差异的问题，引导学生思考额外功的存在，搭建从具体现象到抽象概念的学习支架。 其亮点在于结合科学探究与生活实例，通过测量动滑轮机械效率的实验，培养学生设计实验、处理数据的能力，体现科学探究素养。课堂练习融入钓鱼捞桶、搬书上楼等生活场景，帮助学生用物理观念解释实际问题，既让学生建立清晰知识体系，也为教师提供结构化教学资源，提升教学效率。

第十一章 简单机械和功 五、机械效率 第一课时 认识机械效率 理解机械效率的定义，能用公式 进行计算 知道有用功、额外功、总功的含义及三者关系 知道机械效率总小于1，了解提高机械效率的途径 01 02 03 学习目标 概念建构——认识机械效率 情境导入 上节课我们用动滑轮提重物时发现，手拉绳做的功总是比动滑轮对物体做的功要大。这是为什么？多出来的功去哪儿了？其实，任何机械在工作时，除了完成我们需要的“有用工作”，都不可避免地要做一些“额外工作”——比如克服摩擦力、克服机械自身的重力等。这样一来，输入的总功并不能全部转化为对我们有用的功。那么，有用功占总功的比例是多少？ 有用功 在使用机械完成工作时，我们把为了实现目的而必须做的功叫作有用功，记为W有用。 例如用动滑轮提升钩码时，动滑轮对钩码做的功就是有用功，因为我们的目的就是把钩码提起来 额外功、总功 在使用机械时，除做有用功外，还不可避免地要做一些并非我们需要但又不得不做的功，这部分叫额外功，记为W额外。 例如克服动滑轮和绳子的重力、克服摩擦力做的功都属于额外功 人对机械做的全部功叫作总功，记为W总。总功等于有用功与额外功之和：W总 = W有用 + W额外 什么是机械效率 有用功占总功的比例，反映了机械对输入功的利用效率。物理学中，将有用功与总功的比值叫作机械效率，通常用希腊字母η（读作“艾塔”或“伊塔”）表示，用百分数表示： 由于额外功总是存在，总有W有用 < W总，因此机械效率总小于100%。如果额外功为零，机械效率才等于100%，但在实际中这是不可能的，因为摩擦和机械自重无法完全消除 常见机械的机械效率 不同机械的机械效率各不相同，了解常见机械的效率范围有助于我们在实际应用中做出合理选择： 起重机的机械效率一般为40%~50% 滑轮组的机械效率一般为60%~80% 斜面的机械效率也小于100%，因为有摩擦力做额外功 机械效率越高，说明有用功占总功的比例越大，机械的性能越好，能量利用越充分 如何提高机械效率 提高机械效率的关键在于减小额外功。可以从两个方面入手： 一是减小机械自身的重力，例如用轻质材料制造滑轮和绳子 二是减小摩擦，例如给转动部件加润滑油，使接触面更光滑 此外，在机械能够承受的范围内适当增大物重，也能提高机械效率。因为额外功基本不变时，有用功增大，有用功占总功的比例就提高了 机械效率 课堂探究——再探动滑轮 探究活动 · 测量动滑轮的机械效率 实验目的：测量用动滑轮提升钩码时的机械效率，比较不同情况下机械效率的变化 实验器材：动滑轮、弹簧测力计、钩码、细绳、铁架台、刻度尺 实验装置：如图，用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉绳，使动滑轮下的钩码缓缓上升 测量：绳受到的拉力F、绳端移动的距离s、钩码所受重力G、钩码上升的高度h 探究活动 · 数据记录与计算 数据记录： 序号 钩码重 G/N 钩码上升高度h/m 有用功W有用/J 拉力F/N 绳端移动距离s/m 总功W总/J 机械效率η ① ② ③ 计算：W有用 = Gh，W总 = Fs，η = W有用/W总 × 100%。注意动滑轮中s = 2h 探究活动 · 分析与讨论 分析数据：比较各组实验数据，你有什么发现？机械效率是固定不变的吗？ 发现：同一动滑轮提升不同重量的钩码时，机械效率不同。物重越大，机械效率通常越高。这是因为额外功（克服动滑轮重力和摩擦）基本不变，物重增大时有用功增大，有用功占总功的比例随之增大 思考：怎样提高这个动滑轮的机械效率？ 一是用更轻的动滑轮和绳子（减小额外功）， 二是适当增加提升的物重（增大有用功占比）， 三是给滑轮加润滑油（减小摩擦） 拓展 · 斜面及其应用 在地面和高台间架一块长木板，沿斜面将重物拉到高台上，这就是斜面。斜面是一种省力的简单机械，使用斜面可以省力，但要费距离 由于物体在斜面上运动时会受到摩擦力，克服摩擦力要做额外功，因此斜面的机械效率也小于100%。斜面越光滑，摩擦力越小，额外功越少，机械效率越高 生活中斜面应用广泛：建筑物入口处供轮椅通行的斜坡、盘山公路修得弯弯曲曲宛如盘龙，都利用了斜面省力的原理 课堂小结 本节课我们认识了机械效率： 三种功：有用功（目的）、额外功（不得不做）、总功（实际输入），W总 = W有用 + W额外 机械效率：η = W有用/W总 × 100%，由于额外功总存在，η总小于100% 提高效率的途径：减小机械自重、减小摩擦、适当增大物重 常见效率范围：滑轮组60%~80%，起重机40%~50% 课堂练习——基础巩固提升 课堂练习·基础 1、“曲岸深潭一山叟，驻眼看钩不移手”，古往今来，无数钓鱼爱好者陶醉于这项活动之中。钓鱼时，某人不小心把水桶弄进了水里，捞上桶时发现桶里带了些水，在用绳子打捞水桶的过程中，下列所述中属于有用功的是（ ） A. 把桶中水提高做的功 B. 把桶和桶中的水提高做的功 C. 把桶提高做的功 D. 把绳子提高做的功 C 课堂练习·基础 【解析】有用功是与我们的目的直接相关的，我们的目的是把水桶提上来，所以克服水桶的重力做的功为有用功，对桶中的水以及连接桶的绳子做的功为额外功。故 C 符合题意，A、B、D 不符合题意。故选 C。 课堂练习·基础 2、小明用两种方法搬相同的书上楼：一是把所有书一起搬上楼；二是分多次先后将所有书搬上楼。若两种方法搬书的时间相同，则用两种方法搬书的过程中，大小相同的物理量是（ ） A. 总功 B. 有用功 C. 额外功 D. 总功率 B 课堂练习·基础 【解析】书的重力一定，楼的高度前后不变，由 可知，用两种方法搬书所做的有用功相等；把所有书一起搬上楼所做的额外功为一次克服自身重力上楼所做的功，而分多次先后将所有书搬上楼所做的额外功是多次克服自身重力上楼所做的功，因此分多次先后将所有书搬上楼所做的额外功大于把所有书一起搬上楼所做的额外功，故用两种方法搬书所做的总功不相等；两种方法搬书的时间相同，做的总功不同，由 可知，用两种方法搬书的总功率不相等，故 B 符合题意，A、C、D 不符合题意。故选 B。 课堂练习·基础 3、小明用滑轮组把一箱货物从一楼提升到三楼，感到很“吃力”，他在滑轮组的轴上加润滑油后，把同样一箱货物从一楼提升到三楼，感觉好多了。则加上润滑油后，小明做的（ ） A. 有用功不变，总功不变 B. 有用功增加，总功增加 C. 有用功减小，总功减小 D. 有用功不变，总功减小 D 课堂练习·基础 【解析】加润滑油前后小明都是提升同样的货物，也就是说对货物做的功是不变的，即有用功是不变的；但加了润滑油后，小明用的力减小了，把同样的货物从一楼提升到三楼，做的总功减小了。故选 D。 课堂练习·基础 4、甲的机械效率比乙的机械效率高，则表明（ ） A. 甲做的有用功比乙做的有用功多 B. 甲做的总功比乙做的总功少 C. 做相同的总功，甲做的有用功比乙做的有用功少 D. 做相同的总功，甲做的有用功比乙做的有用功多 D 【解析】甲的机械效率高，说明甲所做的有用功与总功的比值更大，但甲做的有用功不一定比乙做的有用功多，故 A 错误；机械效率是有用功与总功的比值，机械效率高总功不一定多，也不一定少，故 B 错误；甲的机械效率比乙高，说明做相同的总功时，甲做的有用功比乙做的有用功多，故 C 错误，D 正确。 课堂练习·基础 5、一个滑轮组改进后机械效率提高了，若将同一物体提升同样的高度，则（ ） A. 改进后做的有用功减少了 B. 改进后做的总功不变，做的额外功减少了 C. 改进后做的额外功增加了 D. 改进后做的有用功不变，做的额外功减少了 D 课堂练习·基础 【解析】将同一物体提升同样的高度，由 得，滑轮组改进前后做的有用功不变，故 A 错误；改进后做的有用功不变，而机械效率提高，由 可知，做的总功减少，由 可知，改进后做的额外功减少，故 B、C 错误，D 正确。 课堂练习·基础 6、建筑工地上，起重机几分钟就能把所需的砖运送到楼顶，如果人使用滑轮组来提升则需要几个小时，其原因是（ ） A. 起重机的功率大，做的有用功多 B. 起重机的功率大，有用功做得快 C. 起重机的机械效率高，做的有用功多 D. 起重机的机械效率高，做的额外功少 B 课堂练习·基础 【解析】使用起重机和滑轮组，将相同的砖送到楼顶，做的有用功相同，起重机的功率大，做有用功快，故 A 错误，B 正确；两种方式做的有用功相同，但不知道额外功的大小关系，不能确定总功的大小关系，也就不知道机械效率的大小关系，故 C、D 错误。故选 B。 课堂练习·基础 7、用如图所示的滑轮组将重 200N 的物体在 10s 内竖直匀速提升 4m，机械效率为 80%。则有用功为 J，拉力的功率为 W，仅增大所提物体的质量，滑轮组的机械效率 （填“增大”“不变”或“减小”）。 800 100 增大 课堂练习·基础 【解析】拉力做的有用功 ；由 可得，拉力做的总功 ，拉力做功的功率 ；仅增加所提物体的质量，即增加所提物体的重力，则提升高度不变时，所做的有用功增大，而额外功几乎不变，有用功在总功中所占比例增大，所以滑轮组的机械效率增大。 第十一章 简单机械和功 五、机械效率 第一课时 认识机械效率 Lavf58.46.101 $