11.5机械效率 课件 2026-2027学年苏科版物理九年级上学期

该初中物理课件以“机械效率”为核心，通过从井里提水与捞桶的实例导入，区分有用功和额外功并揭示其相对性，进而过渡到动滑轮、滑轮组的机械效率计算，再延伸至影响因素探究及杠杆、斜面效率分析，构建完整知识支架。 其亮点在于结合生活实例与实验探究，如改变钩码数量的动滑轮实验、滑轮组对比实验等，培养学生物理观念（能量转化）、科学思维（控制变量法分析效率）和科学探究（实验数据处理）能力。清晰的计算步骤和问题解决案例，帮助学生深化理解，教师可直接用于课堂教学与实验指导。

五、机械效率 1．如图所示,用水桶从井里提水浇花,对水做的功是 功,对桶做的功是_____功;如果提水桶的绳子断了,桶沉入井底,要将桶捞上来,在此过程中对桶做的功是 功,对桶里的水做的功是 _功。由此可见，有用功与额外功是相对而言的。 有用 额外 有用 额外 2．用一个动滑轮将重为500N的重物匀速提升0.5m，若在绳子自由端所用的拉力是300N．则W总=______J，W有用=_____J，机械效率是_________． 300 250 83.3% h=0.5m S=2h =2×0.5m =1m W总=FS =300N×1m W有=Gh =500N×0.5m 3．如图所示,工人用滑轮组提升重为200N的货物,所用的拉力F为125N,绳子自由端移动了10m.在此过程中,有用功是_____J，总功是_______J.机械效率是_____． 1000 1250 80% S=10m h=5m W有=Gh W总=FS 4．同学们在探究影响滑轮组机械效率高低的因素时，提出了下列猜想：①滑轮组机械效率的高低可能与动滑轮重有关；②滑轮组机械效率的高低可能与被提物体重力有关；③滑轮组机械效率的高低可能与物体提升高度有关；④滑轮组机械效率的高低可能与承重绳子段数有关．一位同学设计了如图所示的两个滑轮组(每个滑轮质量相等且不计摩擦)进行对比实验来验证提出的假设，该实验验证的猜想是( ) A．① B．② C．③ D．④ B ◆学习机械效率时运用的研究方法。 (1)使用机械做功时，由于摩擦及机械自重的存在总要额外多做一部分功,通过对这些实例的分析,归纳总结出机械效率的概念。 (2)运用比值定义机械效率。 ◆提高机械效率的方法。 (1)在有用功不变的情况下，减小额外功。方法有:a.改进结构，使机械更合理、更轻巧，如减少动滑轮的个数、换用质量更小的动滑轮等;b.减小不必要的摩擦,如在滑轮与轴之间加润滑油或加装滚珠轴承等。(“问题解决”第9题) (2)在所做额外功不变的情况下，增加有用功。如在不改变滑轮组装置的情况下，增加所提物体的质量。(“问题解决”第12题) 比较机械效率高低的方法。 用控制变量法比较两个机械(或一个机械的两次做功过程)效率的高低。①当总功相同时，机械做的有用功越多(或额外功越少)，机械效率越高;②当有用功相同时，机械做的总功越少(或额外功越少)，机械效率越高;③当额外功相同时，机械做的总功越多，有用功在总功中所占的比例越大，机械效率越高。(“问题解决”第11题) ◆机械效率的计算方法 。 (1)用滑轮组提升重物时，机械效率的计算公式可推导为η=W有X100%=Gh/Fs×100%=Gh/(F×nh)X100%,但不能直接用η=G/nF计算，因为它不符合机械效率的定义。(“问题解决”第14~15题) (2)应用杠杆或斜面提升重物时，由于摩擦的存在，它们的机械效率也不是100%,它们的效率也可用η=W有用/W总X 100%=Gh/FsX100%来计算,但要注意此时G、h、F、s所表示的含义。例如,在用斜面提升物体时,G代表物体的重力,F代表沿斜面向上拉物体的力,h代表物体上升的高度,s代表物体沿斜面所移动的距离。(“问题解决”第16题) 5. 如图所示，沿竖直方向匀速拉动动滑轮，使挂在它下面重为G的钩码缓缓上升，用弹簧测力计分别测量钩码所受到的重力G、绳受到的拉力F，用刻度尺测 出钩码上升的高度h、绳端移动的距离s.改变钩码的数量，重复 上述步骤。 【探究之路】 实验序数 钩码重G/N 钩码上升的高度h/m ① 1 0.2 0.6 0.4 ② 2 0.2 1.1 0.4 ③ 3 0.2 1.7 0.4 （2）在第①次实验中，拉绳所做的功W1为 J,动滑轮拉钩码所做的功W2为 J. （1）将实验数据填入下表中，廒将表格中所缺的物理量补充完整。 绳的拉力F/N 绳端移动的距离S/m 0.24 0.20 10 结合第②次和第③次实验结果可知，拉绳所做的功W1 （选填“大于”“小于”或“等于”）动滑轮拉钩码所做的功W2.你认为原因可能是： 。 大于 拉绳时要对动滑轮做功 拉绳时要克服摩擦做功 或拉绳时要对绳子做功 6．小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图(a)所示的滑轮组进行了三次实验，所得实验数据如下表所示． 实验 序数 物重 G／N 物体上升的高度h／cm 弹簧测力计的示数F／N 弹簧测力计移动的距离s／cm ① 6 3 2.5 9 ② 6 5 2.5 17 ③ 6 8 2.5 24 (1)分析表中数据，回答下列问题． ①表中有一个数据是错误的，这个数据是_____ ②第③次实验中滑轮组的机械效率是________； ③滑轮组的机械效率与 无关． 物体上升高度h 17 80% (2)在小明实验的基础上，小华多使用一个滑轮也做了实验，如图(b)所示． ①华多使用一个滑轮，是为了改变 ；②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时,若忽略绳重及摩擦,它们的机械效率_____(选填“相同”或“不相同”),理由是：__________ ； ③在实验过程中，小明和小红应如何拉动弹簧测力计?答： 相同 有用功不变, 力的方向 额外功不变, 所以机械效率不变 两位同学都应匀速拉动弹簧测力计, 但小明必须沿竖直方向匀速拉动 7.如图所示,用滑轮组将一个重5N的物体匀速提升10cm,由图可知,绳端受到的拉力F为________N，绳端移动的距离s为________cm，滑轮组的机械效率η为_________． 2 30 83.3% n=3 8. 在如图所示的装置中，空吊篮A重30 N.绳子能承受的最大拉力为100N。当拉力F为20N时,空吊篮以2m/s的速度匀速上:升，若忽略绳重、摩擦和空气阻力,则动滑轮的重力为_______N,2s内克服动滑轮重力做的额外功为______J,用此装置提升货物的最大机械效率为______%。当此装置效率最大时，动滑轮上的挂钩受到向下的拉力为 ________N。 10 40 80 190 9.如图所示,不计绳重与摩擦,且动滑轮重G动小于物重G,用它们分别将质量相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度，所用的拉力分别为F甲、F乙,它们的机械效率分别为η甲η乙.则下列关系正确的是( ) A．F甲<F乙 η甲>η乙 B．F甲> F乙η甲=η乙 C．F甲< F乙 η甲<η乙 D．F甲> F乙 η甲>η乙 F甲> F乙 W有=G物h=m物gh 相同 W乙总> W甲总 W有 w总 η= η甲>η乙 D 10．下列关于机械效率的说法中正确的是( ) A.机械效率可以提高到100％ B.机械效率总小于1 C.功率大的机械,机械效率高 D.机械效率越高,有用功就越多 Ｂ 不能,总小于1 η与P无关 W总不知 11．甲、乙两种机械在做功过程中，甲的机械效率比乙的机械效率大，这表明 ( ) A.甲做功比乙做功快 B.甲做的有用功比乙做的有用功多 C.甲做的额外功比乙做的额外功少 D.甲做的有用功与总功的比值比乙大 D 12.用如图所示的装置研究滑轮组的机械效率，下列说法中不正确的是( ) A.通常需要竖直向上匀速拉动弹簧测力计 B.测量机械效率的原理η=W有/W总×100％ C.机械效率与动滑轮所受重力的大小有关 D.提高机械效率可以通过减小钩码所受的重力来实现 D 13．如图所示，工人用大小为F=500 N的力竖直向下作用在杠杆的一端，将重为1000 N的物体沿竖壶向上的方向提高0.2 m。若力F竖直向下移动的距离为0.5 m，则工人做的有用功是 J，撬棒的机械效率是 。 200 80% 14.如图所示,拉力F=75N,物体重G=120N,若绳子自由端匀速移动的 距离s=4m,不计绳重及摩擦,求： (1)动滑轮的重力． 14.如图所示,拉力F=75N,物体重G=120N,若绳子自由端匀速移动的 距离s=4m,不计绳重及摩擦,求： (2)拉力所做的有用功． (3)拉力所做的总功W总 14.如图所示,拉力F=75N,物体重G=120N,若绳子自由端匀速移动的 距离s=4m,不计绳重及摩擦,求： (4)该滑轮组的机械效率. 15．一个工人站在地上用由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组(不计摩擦和绳重)将重400 N的货物经过10s匀速提高4 m，所用的拉力是250 N，求： ①画出该同学所用滑轮组的绕线图； ②该工人做功的功率是多少? ③滑轮组的机械效率是多少? ④若要提起800N的重物,工人至少 要用多大的拉力? 拉力的方向向下 15．一个工人站在地上用由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组(不计摩擦和绳重)将重400 N的货物经过10s匀速提高4 m，所用的拉力是250 N，求： ②该工人做功的功率是多少? G F 15．一个工人站在地上用由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组(不计摩擦和绳重)将重400 N的货物经过10s匀速提高4 m，所用的拉力是250 N，求： ③滑轮组的机械效率是多少? G F 15．一个工人站在地上用由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组(不计摩擦和绳重)将重400N的货物经过10s匀速提高4m，所用的拉力是250N，求： ④若要提起800N的重物,工人至少 要用多大的拉力? G F 16.如图所示，在地面与平台间架一块长木板，沿斜面将重500N的箱子匀速拉上平台，已知拉力为350N，箱子沿斜面移动了2m,升高1m,用时20s。求： （1）拉力做功的功率。 （2）斜面的机械效率。 （3）箱子所受木板的摩擦力大小。 （1）W总=Fs=350N×2m=700J P===35W 16.如图所示，在地面与平台间架一块长木板，沿斜面将重500N的箱子匀速拉上平台，已知拉力为350N，箱子沿斜面移动了2m,升高1m,用时20s。求： （1）拉力做功的功率。 （2）斜面的机械效率。 （3）箱子所受木板的摩擦力大小。 （2）W有用=Gh=500N×1m=500J η=×100%=×100%≈71.4% 16.如图所示，在地面与平台间架一块长木板，沿斜面将重500N的箱子匀速拉上平台，已知拉力为350N，箱子沿斜面移动了2m,升高1m,用时20s。求： （1）拉力做功的功率。 （2）斜面的机械效率。 （3）箱子所受木板的摩擦力大小。 （3）W额外=W总-W有=700J-500J=200J f===100N $