中小学教育资源及组卷应用平台
《机械效率》教案
【教学目标】
1.知识与技能：
知道有用功、额外功、总功的含义，指出它们之间的关系．
能说出机械效率的含义，知道机械效率是小于1的．
会利用公式η＝进行有关计算．
2.过程与方法
通过实验了解滑轮组机械效率的高低与物体重力的关系．
通过参与探究斜面的机械效率的活动，学习拟定简单的科学探究计划和实验方案．
3.情感态度与价值观
关注生产、生活中各种机械的机械效率，具有用机械效率来评价机械的意识．
【教学重点】
1．能结合实例分析常见机械的有用功、额外功及总功．
2．能说出机械效率的含义，知道机械效率是小于1的．
3．会对机械效率进行一般计算．
【教学难点】
会分析影响机械效率大小的因素，指出提高机械效率的方法．
【教学用具】
弹簧测力计、滑轮组、钩码 斜面等．
【教学过程】
一、引入新课：课件展示
1．复习什么是功率？
2．功率的计算式是什么？
3．“效率”这个词大家并不陌生，谁能给大家解释一下？
4. 机械帮助我们做功也会涉及效率问题，我们称为机械效率，要研究机械效率就要先研究使用机械做功的情况
二、进行新课：
1．有用功和额外功
出示课件：想想议议
如图，在两组测试中提升高度一样的情况下，哪个功做的多一些？哪个省力一些？
教师引导学生从对物体做功方面分析.
引入几个概念：
（1）W有：完成某项任务时，必须要做的功叫有用功；
（2）W额：没有价值，但又不得不做的功叫额外功；
（3）W总：有用功和额外功之和.
W总=W有+W额
根据上图所给的数据计算出W有、W额、W总
有用功：直接提升钩码所做的功.
额外功：使用滑轮提升时，克服滑轮重力及绳子与滑轮的摩擦力所做的功.
总 功：有用功+额外功
2．机械效率
你能计算出这三种做法有用功在总功中占的百分比吗？
教师出示课件并板书：机械效率
有用功跟总功的比值叫机械效率，用字母η表示，公示为：η＝
教师强调字母η的读音，并指出既然机械效率是比值，那么它就没有单位.
公式推导：（1）W有=ηW总（2）W总=（3）W额=W总-W有=
思考：有没有机械效率是100%的机械？为什么？
（没有，因为有用功总小于总功）
结论：机械效率总小于1（板书）
知道常见机械的有用功、额外功及总功（重点强调）
（1）从目的判断有用功，例如：打水、提桶；
（2）人背东西上楼（有用功为克服物体重力做的功、额外功为克服自身重力及口袋重力做的功、总功为有用功和额外功之和）；21教育网
（3）定滑轮（有用功为与物体接触的绳子因克服物体重力做的功、额外功为克服摩擦力做的功、总功为绳子自由端拉力做的功）；21cnjy.com
（4）竖直滑轮组（有用功为与物体接触的绳子因克服物体重力做的功、额外功为克服摩擦力、绳重及动滑轮重力做的功、总功为绳子自由端拉力做的功）；
（5）水平滑轮组（有用功为与物体接触的绳子因克服物体摩擦力做的功、额外功为克服绳子与滑轮摩擦力、绳重做的功、总功为绳子自由端拉力做的功）；
（6）杠杆（有用功为克服物体重力做的功、额外功为克服摩擦力及杠杆重力做的功、总功为自由端拉力做的功）；21·cn·jy·com
（7）斜面（有用功为克服物体重力做的功、额外功为克服摩擦力做的功、总功为绳子自由端拉力做的功）
算一算：
出示课件
起重机把质量为0.5t的重物匀速提升了3米，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.www.21-cn-jy.com
解：起重机匀速提升重物所用的力的大小等于物体所受的重力的大小
F=G=mg=0.5×103kg×10N/kg=5×103N
起重机提升重物所做的功是有用功
W有=Fh=Gh=5103N×3m=1.5×104J
起重机的电动机所做的功是总功
W总=W有+W额=3.4×104J
因此，起重机的机械效率
η===0.44=44%
这台起重机的机械效率为44%.
测量滑轮组的机械效率：
1.如图，安装滑轮组，记下钩码所受的重力G以及钩码和弹簧测力计的位置.
2.缓慢拉动测力计，使钩码升高h，读出拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s，填入表格.2·1·c·n·j·y
3.算出有用功W有，总功W总，机械效率η，并填入表格.
4.改变钩码数量，再做两次上面的实验.
三次实验中测得的结果一样吗？分析结果看影响滑轮组机械效率的因素有哪些？
结论：①所挂物体的重力.同一个滑轮组挂 ( http: / / www.21cnjy.com )不同重力的物体时机械效率不同,在限度内,重力越大,机械效率越高,反之则机械效率越低.②滑轮组中动滑轮的重力.用拥有除动滑轮不同重以外其他都相同的滑轮组拉动同一重力的物体时,动滑轮越重,滑轮组机械效率越低,反之则机械效率越高.【】
小结:
1、有用功、额外功、总功
2、机械效率η=
3、滑轮组的机械效率与物体的重力及动滑轮的重力有关
板书设计
第十二章 简单机械
三、机械效率
一．有用功和额外功
W总=W有+W额
二、机械效率
η=
W有=ηW总 W总= W额=W总-W有=
机械效率总小于1
解：
起重机匀速提升重物所用的力的大小等于物体所受的重力的大小
F=G=mg=0.5×103kg×10N/kg=5×103N
起重机提升重物所做的功是有用功
W有=Fh=Gh=5103N×3m=1.5×104J
起重机的电动机所做的功是总功
W总=W有+W额=3.4×104J
因此，起重机的机械效率
η===0.44=44%
这台起重机的机械效率为44%.
滑轮组的机械效率与物体的重力及动滑轮的重力有关
当堂训练：
1、清晨，清河河畔聚集了很多钓鱼爱好者，若某位师傅不小心把水桶弄进水里，捞上桶时发现桶里带些水。在打捞水桶的过程中，下列关于做功的说法中正确的是（ ）
A．对水所做的功是有用功 B．对桶所做的功是总功
C．对水所做的功是总功 D．对桶所做的功是有用功
2、甲、乙两种机械的效率分别80%和60%，则下列说法中正确的是（ ）
A．使用甲机械省力
B．使用甲机械做功快
C．在相同的时间内，使用甲机械完成的功多
D．乙机械的额外功在总功中的比例大
3、两个滑轮组，分别提升一个重为17N的物体A（每个滑轮重相同），都使物体A在2s内拉升了20cm，拉力如图所示，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．甲滑轮组的机械效率大于乙滑轮组的机械效率
B．甲滑轮组拉力的功率小于乙滑轮组拉力的功率
C．甲、乙两滑轮组的有用功相同
D．甲、乙动滑轮的重力为2N
4、小明在探究影响滑轮组机械效率的因素时，猜想滑轮组机械效率与下列因素有关：①被提升的物体的重力；②物体被提升的高度；③动滑轮的重力；④承重绳子的段数。他用相同的滑轮设计了如图所示的两个滑轮组，将重物提升相同高度做对比实验来验证猜想，该实验验证的猜想是（ ）
A．① B．①② C．①②③ D．①②③④
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共22张PPT)
初中物理人教版八年级下册第十二章
第三节 机械效率
情境引入
1．复习什么是功率？
2．功率的计算式是什么？
3．“效率”这个词大家并不陌生，谁能给大家解释一下？
4. 机械帮助我们做功也会涉及效率问题，我们称为机械效率，要研究机械效率就要先研究使用机械做功的情况
有用功和额外功
在两组测试中钩码质量相同，提升高度一样的情况下，哪个功做的多一些？哪个省力一些？
对人们有用
必须做的功
将钩码向上拉
并不需要做 但
又不得不做的功
对钩码做的功
对动滑轮做功
克服动滑轮重力做功
人的目的是：
有用功和额外功
1.有用功（W有）：为了达到工作目的，必须做的功。
2.额外功（W额）：为了达到工作目的，并非我们所需要但又不得不做的功。
3.总 功（W总）：动力所做的所有功。
即有用功与额外功的总和。
W总 = W有 + W额
有用功和额外功
有用功：直接提升钩码所做的功.
额外功：使用滑轮提升时，克服滑轮重力及绳子与滑轮的摩擦力所做的功.
总 功：有用功+额外功
有用功和额外功
W有=G物·h
W额=G动·h
W总=W有+ W额
W总=F动·S动
1.定义：有用功与总功的比值叫机械效率.
2.表达式:
没有！因为有用功总小于总功，所以
机械效率总小于1
讨论：
有没有机械效率为100%的机械？为什么？
机械效率
计算机械效率的两种种常见情况
（1）
机械效率
计算机械效率的两种常见情况
（2）
机械效率
起重机把质量为0.5t的重物匀速提升了3米，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.
算一算：
机械效率
解：
起重机匀速提升重物所用的力的大小等于物体所受的重力的大小
F=G=mg=0.5×103kg×10N/kg=5×103N
起重机提升重物所做的功是有用功
W有=Fh=Gh=5×103N×3m=1.5×104J
起重机的电动机所做的功是总功
W总=W有+W额=3.4×104J
因此，起重机的机械效率
η= = =0.44=44%
机械效率
测滑轮组的机械效率
F
实验原理
弹簧测力计、刻度尺、
铁架台、滑轮、细线、钩码。
竖直向上，缓慢拉动测力计。
实验器材
注意事项
1、如图，安装滑轮组，记下钩码所受的重力G以及钩码和弹簧测力计的位置.
2、缓慢拉动测力计，使钩码升高h，读出拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s，填入表格.
测滑轮组的机械效率
3、算出有用功W有，总功W总，机械效率η，并填入表格.
4、改变钩码数量，再做两次上面的实验.
测滑轮组的机械效率
三次实验中测得的结果一样吗？分析结果看影响滑轮组机械效率的因素有哪些？
测滑轮组的机械效率
一、影响滑轮组的机械效率的因素
减轻动滑轮自重
减小滑轮转轴间的摩擦力
增加提升的物重。
减轻绳重
二、如何提高滑轮组的机械效率
1、动滑轮自重、滑轮摩擦、绳重
2、提升的物体重力
滑轮组的机械效率与提升的高度、绳子的股数无关。
提高滑轮组机械效率的途径
课堂小结
1、有用功、额外功、总功
2、机械效率
3、滑轮组的机械效率与物体的重力及动滑轮的重力有关
大显身手
1、清晨，清河河畔聚集了很多钓鱼爱好者，若某位师傅不小心把水桶弄进水里，捞上桶时发现桶里带些水。在打捞水桶的过程中，下列关于做功的说法中正确的是（ ）
A．对水所做的功是有用功 B．对桶所做的功是总功
C．对水所做的功是总功 D．对桶所做的功是有用功
D
2、甲、乙两种机械的效率分别80%和60%，则下列说法中正确的是（ ）
A．使用甲机械省力
B．使用甲机械做功快
C．在相同的时间内，使用甲机械完成的功多
D．乙机械的额外功在总功中的比例大
大显身手
D
大显身手
3、两个滑轮组，分别提升一个重为17N的物体A（每个滑轮重相同），都使物体A在2s内拉升了20cm，拉力如图所示，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．甲滑轮组的机械效率大于乙滑轮组的机械效率
B．甲滑轮组拉力的功率小于乙滑轮组拉力的功率
C．甲、乙两滑轮组的有用功相同
D．甲、乙动滑轮的重力为2N
C
大显身手
4、小明在探究影响滑轮组机械效率的因素时，猜想滑轮组机械效率与下列因素有关：①被提升的物体的重力；②物体被提升的高度；③动滑轮的重力；④承重绳子的段数。他用相同的滑轮设计了如图所示的两个滑轮组，将重物提升相同高度做对比实验来验证猜想，该实验验证的猜想是（ ）
A．① B．①②
C．①②③ D．①②③④
A
再 见中小学教育资源及组卷应用平台
12.3 机械效率
一、选择题（共5题）
1. 如图所示的滑轮组中，动滑轮重 ，小强用 的拉力 通过该滑轮组匀速拉起重 的物体，物体沿竖直方向上升 。此过程中，额外功和机械效率分别是
A． B． C． D．
2. 如图所示是工人师傅往高处运送货物的两种方法．物重均为 ，滑轮重均为 ，不计摩擦和绳重，下列说法正确的是
A．甲图中的拉力等于乙图中的拉力
B．甲图中的拉力小于乙图中的拉力
C．甲图中的机械效率小于乙图中的机械效率
D．甲图中的机械效率大于乙图中的机械效率
3. 下列说法正确的是
A．机械效率越高的机械做功越快 B．机械效率越高的机械做功越多
C．功率越大的机械做功越快 D．功率越大的机械做功越多
4. 两个完全相同的滑轮，分别以图中两种方式，将重为 的物体以相同的速度匀速竖直提升了 ，不计绳重和摩擦，以下判断正确的是
A．甲的机械效率大于乙的机械效率 B．甲的机械效率小于乙的机械效率
C． 和 做的功相等 D． 做的功大于 做的功
5. 两个完全相同的滑轮，分别以图中两种方式，将重为 的物体以相同的速度匀速竖直提升了 ，不计绳重和摩擦，以下判断正确的是
A．甲的机械效率大于乙的机械效率 B．甲的机械效率小于乙的机械效率
C． 和 做的功相等 D． 做的功大于 做的功
二、填空题（共5题）
6. 如图所示，斜面高 、长 ，小明沿斜面方向用 的力将重 的箱子推到车上，在这个过程中，小明做的总功是 ，斜面的机械效率是 ，小明使用斜面的目的是为了 （选填“力”或“功”）。
7. 如图，用大小为 的拉力 通过滑轮组将重为 的物体以 的速度匀速提升一定高度，不计绳重与摩擦，动滑轮重为 ，拉力 做功的功率为 ，滑轮组的机械效率是 。
8. 如图所示的三个滑轮中，若滑轮的自重和摩擦不计，当分别沿 、 、 的方向匀速提起同一物体时，则 、 、 的大小关系式是 。若滑轮自重不能忽略，而绳重和摩擦不计，则机械效率最小的是 （选填“”、“”或“”）。
9. 利用斜面移动物体可以 （选填“省力”、“省距”、“省功”）。小明想把重 的木箱搬到高 ，长 的斜面上，如图所示，他站在斜面上，沿斜面向上用 的拉力将木箱以 的速度匀速从斜面底端拉到斜面顶端，则小明拉木箱的功率 ，斜面的机械效率为 ，木箱在斜面上的匀速运动时受到摩擦力为 。
10. 如图所示，分别用定滑轮、动滑轮把重均为 的物体在相同时间内匀速提升相同的高度，每个滑轮重均为 。则所用拉力 ，机械效率 （以上两空均选填“”、“”或“”）。
三、实验题（共2题）
11. 某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
(1) 实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计。
(2) 小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法 （选填“正确”或“不正确”），因为她没有考虑到 对滑轮组机械效率的影响。
(3) 用丁图所示装置进行实验，得出表中第 次实验数据，请将表中的两个数据填写完整 ， 。
(4) 通过比较 两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子股数无关（填实验次数的序号）。
(5) 通过比较 两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高（填实验次数的序号）。
(6) 通过比较 、 两次实验数据可得出结论： 。
12. 按如图所示的实验装置，某实验小组利用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉动细绳，得到的数据如表所示，请回答下列问题：
(1) 通过分析表中数据可知第 次实验使用的是 （甲/乙）图所示的装置。
(2) 根据表中数据，请计算第 次实验中的机械效率。
(3) 通过对第 次实验和第 次实验的数据分析，小明同学计算得到甲滑轮组中动滑轮的重为 ，乙滑轮组中动滑轮的重为 ，小明得到这个结论的条件是什么？
四、计算题（共2题）
13. 如图是工人利用滑轮组提升重为 物体的示意图，某段过程中物体匀速上升的速度为 ，工人拉力 的功率为 ，物体上升 拉力 克服滑轮组的摩擦做的功是 ，不计绳重。求：
(1) 工人拉绳子的速度。
(2) 滑轮组的机械效率。
(3) 滑轮组中的动滑轮的重力。
14. 物体重 ，用如图所示的动滑轮提升使物体上升了 ，所用拉力是 ，求：
(1) 有用功。
(2) 工人做的总功。
(3) 动滑轮的机械效率。
答案
一、选择题（共5题）
1. 【答案】C
【解析】由图知，，拉力端移动距离 ，，
，
，
滑轮组的机械效率：
。
故选C。
2. 【答案】D
【解析】由题知，不计摩擦和绳重：
甲图使用的是定滑轮，，乙图使用的是动滑轮，拉力 ，所以 ，故AB都错；甲图使用的是定滑轮，额外功为 ，机械效率为 ；乙图使用的是动滑轮，额外功为提升动滑轮做的功，机械效率小于 ，所以 ，故C错、D正确．
3. 【答案】C
【解析】机械效率是反映机械性能优劣的重要标志之一。机械效率高，表明使用该机械做功时，有用功在总功中所占的比例高，机械性能好，它并不能反映机械做功的快慢。功率是单位时间内所做的功，它反映的是物体做功快慢的物理量，功率越大的机械做功越快。故选项A是错误的，选项C正确。
物体做功多少是由功率大小和做功时间共同决定的，与物体的机械效率高低无关，所以选项B错误。由于做功多少是由功率大小和时间共同决定，所以在不指明时间相同这一条件下，功率大的机械做的功不一定多。选项D缺少“时间相同”这一条件，所以是错误的。
4. 【答案】A
【解析】不计绳重和摩擦，甲图使用定滑轮时可以认为不做额外功，机械效率等于 ；乙图使用动滑轮时，除提起物体外，还必须提起动滑轮，对动滑轮做的是额外功，所以机械效率一定小于 。故A正确，B错误。
甲乙两图对物体做的功是相同的，但乙图拉力 除了对物体做功外，还要对动滑轮做功，所以做的功要多一些。故C、D错误。
5. 【答案】A
二、填空题（共5题）
6. 【答案】；；
7. 【答案】；；
【解析】从图中可以看出，该重物由 股绳子承担，
根据 ，；
重物以 的速度匀速上升，可知绳端的速度为 ；
拉力做的功的功率为：；
拉力做的功为：，提升重物所做的有用功为：；
滑轮组的机械效率为：。
8. 【答案】；
【解析】[ ]甲图：用 的力提升重物时，定滑轮不能省力，可以改变力的方向，故 ；
乙图：用 的力提升重物时，定滑轮不能省力，可以改变力的方向，故 ；
丙图：用 的力提升重物时，动滑轮能省一半的力，但不可以改变力的方向，故 ；
则 、 、 的大小关系式是 。
[ ]若滑轮自重不能忽略，而绳重和摩擦不计，匀速提起同一重物，做的有用功相等， 做的额外功大于 和 ；由公式 ，它们机械效率的大小为 ，则机械效率最小的是 。
9. 【答案】省力；；；
【解析】（）根据功的原理可知，使用任何机械都不省功；利用斜面可以省力，但费了距离。
（）由题知 ，，
；
则做的有用功：，
斜面的机械效率：；
（）额外功：，。
10. 【答案】；
三、实验题（共2题）
11. 【答案】
(1) 匀速
(2) 不正确；摩擦
(3) ；
(4) 、
(5) 、
(6) 不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低
【解析】
(1) 实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，这样测力计示数才等于拉力的大小。
(2) 弹簧测力计静止时，由于不克服轮与轴、绳与轮之间的摩擦，此时读出的测力计示数偏小，从而使测得的机械效率偏大，故此想法不正确。
(3) 丁图中，绳子的股数为 ，绳子自由端移动距离：，
滑轮组的机械效率：。
(4) 由表中数据知实验 、 、 中绳子的股数分别为 、 、 ；再结合钩码的重力知，实验 、 、 分别是用甲、乙、丙装置做的实验，研究同一滑轮组的机械效率与绳子股数的关系时，要控制提升物体的重力相同，只改变绳子的股数，故应比较 、 两次实验数据。
(5) 研究同一滑轮组的机械效率与提升物重的关系时，要控制滑轮个数相同，绳子的股数相同，只改变物体的重力，故应比较 、 两次实验数据。
(6) 、 两次实验对应的是图丙，图丁两装置，发现提升的重物相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。
12. 【答案】
(1) 乙
(2)
(3) 使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越低
【解析】
(1) 读图可以知道，乙用 段绳子吊着物体，因此 ，分析表中的数据可以看出，实验 符合这一倍数关系。
(2) 实验 的机械效率 。
(3) 实验 和 中，提升重物相同，距离相同，只是滑轮组不同，尤其是动滑轮的个数不同，实验 的机械效率低于实验 ，因此可得出：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越低。
四、计算题（共2题）
13. 【答案】
(1)
(2)
(3)
【解析】
(1) 由图可知，，
绳端移动的速度：。
(2) 根据 可得，工人的拉力：
，
滑轮组的机械效率：
。
(3) 重物上升的高度：，
拉力做的有用功：，
拉力做的总功：，
提升动滑轮做的额外功：，
由 可得，动滑轮的重力：
。
14. 【答案】
(1)
(2)
(3)
【解析】
(1) 人做的有用功：。
(2) 已知使用的是动滑轮，则 ，绳端移动的距离 ，人做的总功：。
(3) 滑轮组的机械效率：。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)
