11.3 机械效率 学习任务单 2026-2027学年物理沪粤版九年级上册

11.3 机械效率　学习任务单 班级：________　　姓名：________　　小组：________ 学习目标 1. 知道有用功、额外功、总功的含义及三者的关系。 2. 知道机械效率，能利用机械效率的公式进行简单计算。 3. 能认识提高机械效率的意义和途径。 课堂探究任务 探究任务一　有用功与额外功 ▶ 实验探究 探究使用动滑轮是否省功的实验过程如下：如图甲所示，用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，计算拉力所做的功。如图乙所示，用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，计算弹簧测力计的拉力所做的功。 问题1：在提升钩码的过程中，两种情况下对钩码所做的功是否相同？ 问题2：在提升钩码的过程中，两种情况下弹簧测力计的拉力所做的功是否相同？ 问题3：无论采取哪种方法都必须做的功是什么？ 问题4：在两种方法中不想做但又不得不做的功分别是什么？ 问题5：使用机械能省功吗？ 问题6：阅读课本P11，结合题图，写出什么是有用功、额外功、总功？ ▶ 归纳总结 1. 有用功：我们需要的、____________的功。 2. 额外功：____________却不得不做的功。 3. 总功：有用功与额外功的和，即。 ▶ 应用 应用1　小松在超市从货架上拿起一个水杯并购买。到家后他用这个水杯喝水，在水杯里倒满水后，他从桌面上拿起水杯。在他两次拿起水杯的过程中（　　） A. 对水杯所做的功都是有用功 B. 对水杯所做的功都是额外功 C. 购买水杯时，对水杯所做的功是有用功 D. 喝水时，对水杯所做的功是有用功 探究任务二　机械效率 ▶ 阅读与思考 阅读课本P12～P13相关内容，回答下列问题。 问题1：什么是机械效率？ 问题2：机械效率的计算公式是什么？____________（用公式表示） 问题3：机械效率有单位吗？ 问题4：为什么机械效率总是小于100%？ 问题5："机械效率越高，功率越大"这句话对吗？为什么？ ▶ 归纳总结 1. 有用功与总功的比叫做机械效率。 2. ________________（用公式表示），通常用百分率表示，η总小于100%。 ▶ 应用 应用2　(2025·深圳模拟)小圳同学做实验时，用动滑轮将重0.2 N的滑轮、重2 N的钩码匀速提升1 m。在不计绳重和摩擦的情况下，下列说法正确的是（　　） 应用2图 A. 绳子自由端上升1 m B. 对钩码做功为0.2 J C. 拉力F做功为2.2 J D. 动滑轮的机械效率为75% 探究任务三　滑轮组机械效率的计算 ▶ 活动　推导公式 活动1：推导滑轮组机械效率的计算公式。 (1) 使用滑轮组竖直拉动物体。 如图所示，利用滑轮组把所受重力为G的物体提高h，F为动力，s为绳子自由端移动的距离，n为承担物体的绳子段数。 ①滑轮组的机械效率为________________（用公式表示）。 ②不计绳重、摩擦力时，滑轮组的机械效率为________________（用公式表示）。 (2) 使用滑轮组水平拉动物体(不计滑轮及绳重)。 如图所示，使用滑轮组用力F沿水平方向匀速拉动物体，物体与水平面的摩擦力为f，s绳为绳子自由端移动的距离，s物为物体移动的距离，n为动滑轮上的绳子段数。滑轮组的机械效率为________________（用公式表示）。 活动2：阅读课本P13相关内容，了解提高机械效率的现实意义。结合课本和查阅的资料，写出你还知道哪些提高机械效率的方法。 ▶ 归纳总结 1. 用滑轮组竖直匀速提升物体时，滑轮组的机械效率：。(其中n是指承担重物的绳子段数) 若不计绳重和摩擦，机械效率： 。 2. 用滑轮组水平匀速拉动物体时，滑轮组的机械效率：。(其中s是指物体移动的距离，s'是指绳端移动的距离) 3. 提高机械效率的途径：尽量减小额外功，如____________、____________等。 ▶ 应用 应用3　(2024·广安中考)房屋装修时，工人利用滑轮组提升物体。如图所示，已知物体的重力为800 N，在绳子自由端用500 N的力拉着物体在竖直方向上做匀速直线运动，物体被提升了3 m，该滑轮组的机械效率为________。如果要提高滑轮组的机械效率，可采用的措施有________（填序号）。 应用3图 ①增加物体的重力 ②增加提升物体的高度 ③减小动滑轮的重力 ▶ 特别提醒 1. 关于滑轮组机械效率相关的计算：当物体移动的距离未知时，利用机械效率的推导公式：；根据η、G物、n、F中的任意三个量，即可求出另外一个。 2. 当不计机械摩擦时，竖直方向的滑轮组的机械效率，根据，已知η、G物、G动中的任意两个量，即可求出另外一个。 课堂练习 知识点一　三种功和机械效率的概念 1. 下列说法正确的是（　　） A. 用水桶从井中提水时，对桶做的功是有用功 B. 用水桶从井中提水时，对水做的功是总功 C. 桶掉到井里，从井里把桶捞上来时，对桶做的功是有用功 D. 桶掉到井里，从井里把桶捞上来时，桶里带了一些水，对桶和水做的功是有用功 2. 施工工地上，一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后和改进前相比（　　） A. 总功不变，有用功变大 B. 总功不变，额外功减小 C. 有用功不变，总功减小 D. 总功不变，有用功减小 3. 使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是________（选填"大于""等于"或"小于"）总功，所以机械效率总是________（选填"大于""等于"或"小于"）100%，机械效率通常用________表示。 知识点二　机械效率的计算 4. 甲、乙两种机器所做的总功之比是2∶3，机械效率之比是3∶1，则它们所做的有用功之比为（　　） A. 2∶3　　B. 2∶1 C. 2∶9　　D. 9∶2 5. 用如图所示的滑轮组将重200 N的物体在10 s内竖直匀速提升4 m，机械效率为80%，则所做的有用功为________J，拉力做功的功率为________W。若增大所提物体的质量，则该滑轮组的机械效率将________（选填"增大""不变"或"减小"）。 题5图 6. 如图所示，用竖直向上的力匀速拉动质量均匀的杠杆，一重20 N的物体挂在杠杆中点处，现将物体缓慢升高0.1 m，拉力大小F＝12 N，拉力移动的距离为0.2 m，不计转轴处的摩擦，则拉力所做的功为________J，有用功为________J，杠杆的机械效率为________（结果精确到0.1%），杠杆自重为________N。 题6图 能力提升练 7. 分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体提升相同高度，做的有用功（　　） A. 杠杆最多　　B. 斜面最多 C. 滑轮组最多　　D. 一样多 8. (2026·广东模拟)如图所示为电动起重机动滑轮装置，绳子一端固定，一端为自由端。将质量为540 kg的建筑材料匀速提升10 m，用时20 s。已知电动机提供绳子自由端拉力恒为3 000 N，g取10 N/kg。下列说法正确的是（　　） 题8图 A. 绳子自由端拉力做功的功率为1 500 W B. 提升过程中，该装置做的有用功为 C. 该装置的动滑轮自重600 N D. 该动滑轮的机械效率为90% 9. 如图所示是实验小组测滑轮组机械效率的实验装置。实验时弹簧测力计要竖直向上________拉动，实验时所用的动滑轮越重，滑轮组的机械效率越________；实验时所吊起的物体越重，滑轮组的机械效率越________；影响滑轮组机械效率的因素还有绳子所受的重力和绳子与滑轮之间的________。 题9图 10. 在施工过程中，起重机在4 s内将重 的钢材沿竖直方向匀速提升了2 m，而它的电动机做的功是。求： (1)起重机对钢材所做的有用功； (2)起重机所做的额外功； (3)起重机的机械效率。 参考答案 探究任务一　有用功与额外功 问题1：相同。 问题2：不相同。 问题3：对钩码做的功是必须做的。 问题4：对动滑轮和绳子做的功以及克服摩擦所做的功是不想做但又不得不做的。 问题5：使用任何机械都不能省功。 问题6：我们需要的、有价值的功，叫做有用功，用表示。拉力所做的功，叫做总功，用表示。使用机械时，克服机械本身的重力以及摩擦力等因素的影响而多做的功，这部分无利用价值却不得不做的功，叫做额外功，用表示。总功等于有用功与额外功之和，即。 归纳总结：1. 有价值；2. 无利用价值。 应用1：C。解析：购买水杯时，拿水杯的目的是获得水杯，对水杯所做的功是有用功；喝水时，拿水杯不是目的（目的是喝水），对水杯所做的功是额外功。故选C。 探究任务二　机械效率 问题1：有用功与总功的比叫做机械效率。 问题2：。 问题3：机械效率没有单位，用百分率表示。 问题4：在使用任何机械时，都不可避免地要做额外功，有用功总是小于总功，因此机械效率总小于100%。 问题5：不对。机械效率表示做功的有效程度，公式为，而功率表示物体做功快慢，公式为，二者之间无因果关系，η大P不一定大；反之，P大η也不一定大。 归纳总结：2. 。 应用2：C。解析：动滑轮上有2段绳子承担物重，绳子自由端上升2 m，A错误；对钩码做的功为有用功，，B错误；不计绳重和摩擦，拉力做功为总功，，C正确；机械效率，D错误。故选C。 探究任务三　滑轮组机械效率的计算 活动1：(1)① ；② ；(2) 。 活动2：提高滑轮组的机械效率的主要方法有尽可能地增加物重；减小动滑轮重；减轻绳重和滑轮转轴处的摩擦等。 归纳总结：1. ；不计绳重和摩擦时，。 2. 。 3. 改进机械结构；定期保养机械。 应用3：80%；①③。解析：由图可知，动滑轮上有2段绳子承担物重，绳子自由端移动的距离s=2h=6 m，拉力做的总功，有用功，机械效率；增加物体的重力、减小动滑轮的重力都可以减小额外功在总功中所占的比例，提高机械效率，机械效率与提升物体的高度无关，所以选①③。 课堂练习 题1：C。解析：提水时目的是水，对桶做的功是额外功，对水做的功是有用功，A、B错误；捞桶时目的是桶，对桶做的功是有用功，对水做的功是额外功，C正确、D错误。故选C。 题2：C。解析：把同一物体匀速提升同样的高度，有用功不变；机械效率提高，说明额外功在总功中所占的比例减小，总功减小。故选C。 题3：小于；小于；η。 题4：B。解析：由可得，有用功之比，即2∶1。故选B。 题5：800；100；增大。解析：有用功；总功，拉力做功的功率；增大所提物体的质量，有用功增大，额外功基本不变，机械效率增大。 题6：2.4；2；83.3%；4。解析：拉力所做的功，有用功，机械效率；额外功，不计转轴处的摩擦，额外功等于克服杠杆自重做的功，物体升高0.1 m时杠杆重心也升高0.1 m，杠杆自重。 题7：D。解析：分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体提升相同高度，有用功相同（都是克服物重做的功），与机械种类无关。故选D。 题8：D。解析：建筑材料所受重力，有用功，B错误；绳子自由端移动的距离s=2h=20 m，总功，拉力做功的功率，A错误；机械效率，D正确；本题未说明不计绳重和摩擦，无法确定动滑轮自重，C错误。故选D。 题9：匀速；低；高；摩擦。 题10：有用功、额外功均为；机械效率为50%。 解： (1) 起重机对钢材所做的有用功： (2) 电动机做的功是总功，即 起重机所做的额外功： (3) 起重机的机械效率： 学科网（北京）股份有限公司 $