11.3 机械效率（教学课件）物理新教材沪粤版九年级上册

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、总功的概念及关系，机械效率的理解、计算、提高方法，以及测量滑轮组机械效率的实验。课堂导入通过“打水”和“捞桶”情景，以问题引导学生区分有用功与额外功，搭建从实际到概念的学习支架，衔接后续知识点。 其亮点在于融合物理观念与科学探究，通过生活情景分析（科学思维）引导学生建立功的概念，结合“测量滑轮组机械效率”实验（科学探究）培养操作与分析能力。典例紧扣公式计算，课堂小结结构化梳理知识，既帮助学生构建系统认知，也为教师提供清晰教学路径，提升教学效率。

物理九年级上册 •沪粤版 第十一章 功与机械能 第3节 机械效率 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 知道有用功、额外功和总功的概念。理解机械效率的定义、公式及单位，知道机械效率总是小于1。了解提高机械效率的途径和方法。 02 科学思维 通过分析提水、使用滑轮等实例，运用比值定义法建立机械效率的概念。能利用机械效率公式进行简单计算，解决生活中的实际问题。 03 科学探究 通过“测量滑轮组的机械效率”实验，掌握测量有用功、总功的方法。经历实验数据的收集、处理与分析过程，探究影响滑轮组机械效率的因素。 04 科学态度与责任 在实验操作中养成实事求是、严谨细致的科学态度。认识提高机械效率对节能减排、节约资源的重要意义，增强环保意识和社会责任感。 教学重难点 教学难点 教学重点 有用功、额外功、总功的概念及关系。机械效率的理解、计算及提高方法。 正确区分有用功和额外功。理解机械效率总是小于1的原因，以及影响机械效率的因素。 课堂引入 情景A：用水桶从井里打水。 情景B：水桶掉进井里，把桶捞上来（桶里带了一些水）。 在情景A中，我们的目的是什么？对谁做的功是有用的？ 在情景B中，目的变了吗？对谁做的功变成了有用的？ 知识点1 有用功、额外功和总功 知识点1：有用功、额外功和总功 总功 ( W总) 额外功 ( W额外) 有用功 ( W有用) 关系式： W总=W有用+W额外 为了达到工作目的，必须做的功 并非我们需要，但为了使用机械而不得不做的功 动力对机械所做的功（即人拉绳子做的功） 有用功和额外功的区分取决于工作目的。 典例分析 例1 小明用滑轮组将重100N的物体匀速提升2m，拉力为60N，绳端移动4m。求有用功、额外功和总功。 【解析】有用功 W有用=Gh=100N×2m=200J 总功 W总=Fs=60N×4m=240J 额外功 W额外=W总−W有用=240J−200J=40J 知识点2 机械效率 知识点2：机械效率 比较有用功在总功中的占比 甲机械做有用功80J，总功100J；乙机械做有用功80J，总功200J。哪个更好？ 定义：物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率。 公式： η ：表示机械效率。 单位：无单位，通常用百分数表示。 1.机械效率永远小于1：因为 W额外>0，所以 W有用<W总，故 η<1 。 结论：没有任何机械的效率能达到100%，永动 机不存在。 2.与功率、做功多少无关： 效率高 ≠ 做功快 (功率大)。 效率高 ≠ 做功多。 典例分析 例2 用如图所示的滑轮组使物体A在5s时间内匀速提升0.4m（不计绳重和摩擦），已知物体A的重力为5N，动滑轮的重力为1N，下列说法正确的是（     ） A．绳子自由端的拉力为3N B．绳子自由端的速度为0.08 m/s C．这段时间内该装置的有用功为2J D．该装置的机械效率为80% 典例分析 【解析】A．不计绳重和摩擦时，滑轮组拉力公式为 故A错误； B．物体上升速度 绳子自由端移动速度为 ，故B错误； C．有用功是克服物体重力做的功，装置的有用功 故C正确； D．绳端移动距离 总功 该装置的机械效率 ，故D错误。 故选C。 知识点3 测量滑轮组的机械效率 知识点2：测量滑轮组的机械效率 需要测量的量：物重 G、物体上升高度 h 拉力 F、绳端移动距离 s 实验器材：铁架台、滑轮组、弹簧测力计、刻度尺、钩码。 关键操作步骤： 1.组装滑轮组。 2.竖直向上匀速拉动弹簧测力计。 读取 F，测量 h 和 s。 实验原理： 问：为什么要匀速？ 答：保证系统处于平衡状态，示数稳定且等于拉力。 知识点2：测量滑轮组的机械效率 结论分析： 1.同一滑轮组，提升物体越重，机械效率越高。 原因：额外功基本不变，有用功增加，占比增大。 2.提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低。 原因：克服动滑轮重力做的额外功增加。 次数 钩码所受的重力G/N 提升的 高度h/m 有用功W有用/J 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 总功W总/J 机械效率 1 2 3     典例分析 例3 用下图所示的动滑轮匀速提升重物，测量动滑轮的机械效率，表中已填入某次实验时测量出的数据。下列说法正确的是（　　） A．实验中应在弹簧测力计保持静止时读数 B．本次实验中，动滑轮的机械效率为60% C．该动滑轮的机械效率不会改变 D．若只更换质量更大的物体，该动滑轮的机械效率会变大 物重G/N 提升高度h/m 绳自由端拉力F/N 绳自由端移动s/m 机械效率 2 0.1 1.2 0.2 典例分析 【解析】A．实验中需要匀速竖直向上拉动弹簧测力计时读数，静止时读数没有考虑摩擦力，会导致拉力测量值偏小，故A 错误； B．机械效率计算： ，故B错误； C．动滑轮的机械效率会随提升物重、动滑轮重力、摩擦等因素变化，不是固定不变的，故C错误； D．更换质量更大的物体时，有用功在总功中的占比会增大，因此动滑轮的机械效率会变大，故D正确。 故选D。 课堂小结 课堂小结 一、三种功 有用功(W有用)：对工作目的有价值的功。 W有用 = Gh 额外功(W额外)：无价值但不得不做的功（克服自重、摩擦）。 总功(W总)：动力做的功。 W总 = W有用 + W额外 = Fs 二、机械效率(η) 定义：有用功跟总功的比值。 公式 特点：η < 1 (因为 W额外 > 0) 三、提高机械效率的方法 减小额外功：减轻机械自重、减小摩擦。 增大有用功：在允许范围内增加物重。 课堂练习 课堂练习 探究新知 1．下列关于机械和功的相关说法，正确的是（     ） A．做功越多的机械，其机械效率一定越高 B．做有用功多的机械，其机械效率一定高 C．做功越快的机械，其机械效率一定越高 D．做功越快的机械，其做功功率一定越大 课堂练习 探究新知 2．用甲、乙两种机械将同一重物竖直提升3m，甲、乙两种机械做功情况如图所示。根据图中数据可得：甲机械做的有用功为____________J，乙机械的机械效率为____________。 课堂练习 探究新知 3．建筑工人用如图所示的滑轮组来提升建筑材料。他用300N的拉力F将重为450N的建筑材料匀速提升2m，不计绳重和摩擦。则拉力F所做的功为_______J，该滑轮组的机械效率为____%。 课堂练习 探究新知 4．如图所示，在“测量滑轮组的机械效率”实验中，应沿竖直方向______拉动弹簧测力计，若此时物重为5.4N，不计绳重与摩擦，则滑轮组的机械效率为______%。 课后作业 探究新知 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 $