11.5机械效率（课件）(共30张PPT) - 2023-2024学年九年级物理上册（苏科版）

11.5机械效率
第11章 简单机械和功
教师
xxx
苏科版 九年级上册
有用功、额外功、总功
实验探究机械效率
机械效率
01
03
02
CONTANTS
目 录
生活中我们常常会遇到“效率”这个词。如：
利用机械帮助我们完成某项任务，也会涉及效率问题。
工作效率
学习效率
种子发芽率
树苗成活率
情景引入
想想议议：要把重100N的大米运上三楼。右图画了三种办法。
哪种办法最好，哪种办法最不好？
大米重100 N
人体重400 N
动滑轮重10 N
桶重 20 N
口袋重 5 N
学习了今天的知识你就明白了:
情景引入
有用功、额外功、总功
01
三种方式做功的内容
1
对沙子做功
对水桶做功
克服人自身重力做功
2
对沙子做功
对水桶做功
对滑轮做功
3
对沙子做功
对口袋做功
对滑轮做功
探究新知
????1=Gh
=100 N×3 m
=300 J
?
W3 =Gh + f h + G轮h
=100 N×3 m + 5 N×3 m + 20 N×3 m
= 300 J + 15 J + 60 J = 375 J
?
W2 =Gh +f h
=100 N×3 m + 5 N×3 m
=300 J +15 J = 315 J
虽然使用机械能省力或改变作用力方向，但是由于机械自重或摩擦等影响，需要做额外功。
W1 ?
有用功、额外功、总功
有用功300 J
目的
没用但不得不做
额外功75 J
克服动滑轮重做功60 J
克服物体重做功300 J
克服摩擦力做功15 J
有用功、额外功、总功
W3 = 375 J
动力对机械所做的功。
克服机械自重和摩擦力所做的无用功，
但又不得不做。
对人们有用的功；在数值上等于直接用手对物体做的功。
有用功“W有”：
额外功“W额”：
总功“W总”：
人们总希望有用功占总功的比例越大越好。
为了表示这个比例，物理学中引入了“机械效率”。
有用功、额外功、总功
W总= W有 + W额
机械效率
02
机械效率
1.定义：有用功跟总功的比值叫做机械效率。
2.公式：
3.意义：
表示机械做功时，有用功在总功中所占的比例，是机械性能的重要指标。
4.因为 W有用 < W总 ，所以， η < 1。
机械效率一般用百分数表示，没有单位
探究新知
5.一些机械的机械效率
柴油机:28%～40%
起重机:40%～50%
抽水机:60%～80%
探究新知
适当增大物重
①减小机械自重；
使用较轻滑轮
②减小机械摩擦；
定时润滑
③增大有用功。
6.怎样才能提高机械的效率（减少额外功）
例题：起重机把质量为0.5t的重物匀速提升了3m,而它的电动机所做功3.4×104J，起重机的机械效率是多少？g取10N/kg.
解：
起重机匀速提升重物所用的力与物体所受的重力大小相等：
F=G=mg =0.5×103kg×10N/kg=5×103N
起重机提升重物所做的有用功：
W有=Fh=5×103N×3m =1.5×104J
起重机的电机做的总功：
W总=3.4×104J
因此，起重机的机械效率：
典型例题
有没有机械效率为100%的机械？为什么？
师生互动
1.机械效率高低只表示有用功占总功的比值大小，不能说明做有用功多少；
2.机械效率是有用功跟总功的比值，只有大小，没有单位；
3.由于额外功总是存在，有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1；
4.机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，机械性能越好；
5.机械效率高低与做功多少，功率大小，是否省力，提升高度无关。
探究新知
实验探究机械效率
03
实验原理
实验器材
测量滑轮组机械效率
测量的物理量
G ---- 物体的重力
h ---- 物体升高的高度
F ---- 绳子自由端的拉力
s ---- 绳子自由端移动的距离
刻度尺、弹簧测力计、钩码、铁架台、“一定一动”的滑轮组、“二定二动”的滑轮组和长约2 m的细绳．
实验探究
探究新知
1.测出钩码的重力G，并记录表中
2.先后按如图所示的三种情况，将实验器材安装好。
3.匀速拉动弹簧测力计，使钩码G匀速上升，读出弹簧测力计所示拉力F的值 ，从刻度尺读出钩码升高的距离h和绳子自由端移动的距离S，记录数据在表格中。
实验步骤
探究新知
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}滑轮组
钩码重/N
钩码上升高度/m
有用功/J
弹簧测力计示数/N
绳子自由端移动距离/m
总功/J
机械
效率
（a）
1
0.1
0.1
0.4
0.3
0.12
83%
（b）
1
0.1
0.1
0.3
0.5
0.15
67%
（c）
1.5
0.1
0.15
0.4
0.5
0.20
75%
实验记录表
注意事项：
在提升钩码的过程中，要竖直向上，匀速提升钩码。
探究新知
(2).b、c为同一个滑轮组,挂的钩码数量不同时，它的机械效率有什么变化？
b、c为同一个滑轮组， c装置挂的钩码质量越大，机械效率越高。因为提起的物体越重，做的有用功越多，机械效率越大。
分析讨论
(1).a、b两个滑轮组,挂的钩码数量相同时,机械效率有什么不相同？
a、b两个装置，提起相同的物重，做相同的有用功，但b装置动滑轮多，需要做的额外功多，机械效率低。
探究新知
实验结论
(1)物重：同一个滑轮组，提起的物体越重，机械效率越高。
影响滑轮组机械效率的因素：
(2)动滑轮重：提起的物重一样，动滑轮越重，机械效率越低。
(3)摩擦（轮与轴及轮与绳之间）、绳重。
减小摩擦可以减少额外功，提高机械效率。 如：加强机械运动部位的润滑、采用轻质细绳
探究新知
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}影响因素
分析
改进措施（提高效率）
被提升物体的重力
同一个滑轮组，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越大
尽可能增加被提升物体的重力
动滑轮的自重
有用功不变时，减小提升动滑轮时做的额外功，可提高机械效率
改进滑轮结构，减轻滑轮自重
滑轮组自身部件的摩擦
机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低
对机械进行保养，保持良 好的润滑，减小摩擦
影响滑轮组机械效率的因素和改进措施
探究新知
测量斜面的机械效率
实验探究
实验原理：
1.测量木块的重力，记录数据；
3.改变斜面的倾斜程度，重复步2。
2.把木块用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉；分别记录拉力F、小车沿斜面移动的距离S、木块上升的高度h。
实验步骤：
4.斜面倾斜程度不变，在斜面上分别铺白布、毛巾.重复步2。
探究新知
斜面的倾斜程度
木块重
G/N
斜面高度h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长
s/m
有用功
W有/J
(Gh)
总功
W总/J
(Fs)
机械效率η
较缓
较陡
最陡

0.06
1.7
1.7
1.7
0.1
0.14
0.4
0.5
0.6
0.82
0.82
0.82
0.1
0.17
0.24
0.33
0.41
0.49
30 ％
41％
49 ％
机械效率与倾斜程度的关系
斜面的粗糙程度一定，倾斜程度越大，机械效率越高
实验记录：
实验结论：
探究新知
机械效率与斜面粗糙程度的关系
斜面材料
小车重力G/N
斜面高度 h/m
拉力
F/N
斜面长 s/m
有用功W有/J
总功W总/J
机械
效率
木板
2
0.1
0.8
0.82
0.2
0.66
30.3 ％
棉布
2
0.1
1.2
0.82
0.2
0.98
20.4 ％
毛巾
2
0.1
1.6
0.82
0.2
1.32
15.2 ％
斜面的倾斜程度一定，斜面越光滑，机械效率越高
实验记录：
实验结论：
探究新知
1.板车上装有货物，一人拉着该板车将货物送到目的地，
对货物所做的功叫　 功，对板车所做的功叫　 功，
如果目的是送板车，则对板车所做的功叫　 　功，对
货物所做的功叫　 　功。
2.两台机械所做的总功之比为2：1，它们的机械效率之比为
3：4，则它们所做的有用功之比为（　　）
A．2：1 B．3：4
C．8：2 D．3：2
有用
额外
有用
额外
D
课堂练习
3.用总功率为10 kW，最大抽水高度10 m的水泵给水塔抽水，
水塔顶端水箱容积为200 m3，水塔水箱距地面高度为24 m，
抽水机的机械效率为50 %，则最少需要　台这样的抽水机，
同时满负荷工作　 　 s可以将水塔抽满？
4.朝鲜族有一种群众喜爱的娱乐跳板，若支点在跳板中央，
当体重均为600 N的两名运动员从1.5 m处由静止下落到跳
板一端时，静止于另一端重为450 N的女运动员被向上弹
起3 m高，若不计空气阻力，跳板的机械效率为（　　）
A．100 % B．90 % C．75 % D．25 %
3
3.2×103
C
课堂练习
如图所示，水平拉力F1将所受重力为G的物体沿直线匀
速拉动s1的距离，做功W1 ；如图，借用滑轮组， F2使
物体在同一水平地面上匀速直线运动同样的距离s1 ， F2
所拉绳端的上升距离为s2 ，做功W2 。则（　　）
B
A． W2=3 F2 s2
B．图中有用功W有=F1 s1
C．????2?=13????1
D．图中，拉力F2克服物体与地面间的摩擦力做了额外功
?
课堂练习
6.分别用图甲、乙的方式将重为50 N的物体提升1 m，已知
滑轮重5 N（不计绳重和摩擦）。则（　　）
A．甲图中手对物体所做的功较大
B．乙图中手对物体所做的功较大
C．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＞η乙
D．手的拉力：F甲 < F乙；机械效率：η甲 < η乙
D
课堂练习
7.如图所示，斜面长1 m，高0.4 m，用大小为5 N方向平行
于沿斜面向上的拉力F，将重10 N的铁块从底端匀速拉到
顶端。下列说法正确的是（　　）
D
A．拉力做功10 J B．有用功为2 J
C．物体受到的摩擦力为5 N D．斜面的机械效率为80 %
课堂练习
8.通过测量滑轮组机械效率的实验，可得出下列各措施中
能提高机械效率的是（　　）

A．增加提升重物的重力
B．改用质量小的定滑轮
C．减少提升高度，减少做功
D．增加动滑轮，减小拉力
A
课堂练习
9.如图所示，小宇用沿斜面向上的力F =300 N，把50 kg的
木箱沿斜面匀速推到2 m高处，斜面长4 m，g=10 N/kg。
求：
1000
50
（1）小宇对木箱做的有用功为　 　J；
（2）此过程中物体受到的摩擦力为　 　N。
2 m
4 m
课堂练习
（1）动滑轮自重是　　N；
（2）当G物 =4 N时，重物以v =2 m/s速度匀速
上升，拉力F做功的功率是　 W；
（3）图乙中的曲线表明，同一滑轮组的机械
效率η随所挂物重G物的增大而增大，最
终　 　（会/不会）达到100 %；仅改
变图甲中的绕绳方式、重复上述实验，
所得到的η﹣G物与图乙曲线　 　（相同/不同）。
12
2
不会
相同
10.现用如图甲的装置来探究滑轮组的机械效率η与所挂物重G物的
关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η
与G物关系如图乙，若不计绳重和摩擦，则：
课堂练习
机械效率
有用功
对人们有用的必须要做的功
并非我们需要但又不得不做的功
有用功与额外功的总和
有用功跟总功的比值叫做机械效率
机械效率
额外功
总功
W有
W总
η＝
测量滑轮组的机械效率
影响因素：G物、G轮、G绳、f
课堂小结