11.3如何提高机械效率(第二课时) (1) 课件 (共36张PPT) 2024-2025学年沪粤版九年级物理上册

(共36张PPT)
版本：沪粤版
年级：九年级上册
物理
第十一章 机械功与机械能
11.3如何提高机械效率(第二课时)
1.会测算滑轮组的机械效率。
2.知道机械效率总小于1,知道提高机械效率的方法和意义。
学习目标
测量滑轮组的机械效率
实验与探究
选择器材，组装一个如图所示的滑轮组，并用它来提升重物G。
实验目的：
测量滑轮组的机械效率
实验原理：
实验内容：
观察与思考
（1）滑轮组工作时的有用功怎样计算？需要测量哪些物理量？
（2）滑轮组的额外功是怎样产生的，是否便于测量？
（3）有其他简便的方法测算总功吗？需要测量哪些物理量？
（4）为了求出滑轮组的有用功和总功，从而计算滑轮组工作时的机
械效率，除滑轮组外，实验中还需要哪些测量器材？
实验与探究
注意事项
（1）钩码上升的高度h，可用竖直放置在钩码旁的刻度尺读
出，以钩码的下端为标准读数。
（2）拉力F的大小由弹簧测力计的示数读出，要竖直向上匀
速拉动弹簧测力计，弹簧不要和外壳摩擦。
（3）测量细绳自由端通过的距离s时，可事先在细绳自由端
上作一标记，再拉弹簧测力计，用滑轮组提升重物。用
刻度尺量出钩码上升的高度后，再量出细绳标记移动
的距离，就是细绳自由端通过的距离s。
实验与探究
记录数据
交流与讨论
同一个滑轮组，在提升不同的重物时，其机械效率是不同的。
实验结论
思考：还有什么因素会影响滑轮组的机械效率？
观察与思考
起重机的机械效率是40%~60%
滑轮组：50%~70%
一些机械的机械效率
水泵：60%~80%
观察与思考
如何提高机械效率？
（1）减少机械自重。
（2）减少机械的摩擦等来减小额外功。
（3）在额外功一定时，增大有用功。
（4）改进结构，使它更合理、更轻巧。
（5）在使用中按照技术规程经常保养，定时润滑，使机械
处于良好的运转态。
一、如何测量滑轮组的机械效率
二、如何提高滑轮组的机械效率
1.利用滑轮组将重力为G的物体竖直提升高度h时，绳子自由端移动的距离为s，克服物体重力做的功是　　　　，公式为　　　　　;拉力F做的
功是　　　　，公式为　　　　　。滑轮组的机械效率η=＿＿＿＿＿＿　　　×100%=　 　　×100%。
有用功
W有用=Gh　
总功　
W总=Fs
　
　
2.如图所示，拉动重力为G的物体沿斜面移动距离s，此时拉力大小为F，物体上升高度为h，克服物体重力做的功是　　　　，公式为　　　　;拉力F做的功是　　　　，公式为　　　　;额外功是克服　　　　做的功。
有用功
W有用=Gh　
总功
W总=Fs　
摩擦力
1.某机械的机械效率为80%，使用它做400 J的有用功，则总功为　　J。
2.用如图的滑轮组把货物拉上货仓，货物重500 N，用350 N的力F拉绳端使货物匀速上升1 m，此过程有用功为多少焦 总功为多少焦 滑轮组的机械效率为多少
500
2.解:拉力做的有用功
W有用=Gh=500 N×1 m=500 J。
由图可知n=2，绳子自由端移动的距离
s=nh=2×1 m=2 m。
拉力做的总功W总=Fs=350 N×2 m=700 J。
滑轮组的机械效率
η=×100%=×100%=71.4%。答:(略)
3.如图所示，工人用动滑轮提升重为800 N的物体，所用拉力为F，物体匀速上升10 m，此时动滑轮的机械效率为80%。求:
(1)工人做的有用功。
(2)工人对绳端的拉力F。
3.解:(1)工人所做的有用功
W有用=Gh=800 N×10 m=8 000 J;
(2)W总===10 000 J.
绳子自由端移动的距离s=nh=2×10 m=20 m，
工人对绳端的拉力F===500 N。
答:(略)
4.如图所示，工人用沿斜面向上、大小为500 N的推力，将底面积为8 dm2重800 N的货物从A点匀速推至B点;再用100 N的水平推力使其沿水平台面匀速运动5 s，到达C点。已知AB长3 m，BC长1.2 m，距地面高1.5 m。求:
(1)水平推力做功的功率。
(2)斜面的机械效率。
(3)在斜面上运动时受到的阻力。
4.解:(1)水平推力做的功
W=FsBC=100 N×1.2 m=120 J，
推力做功功率:P===24 W;
(2)在斜面上推力做的有用功
W有用=Gh=800 N×1.5 m=1 200 J，
推力做的总功:W总=F'sAB=500 N×3 m=1 500 J，
斜面的机械效率:η==×100%=80%;
(3)推力在斜面上做的额外功
W额=W总-W有用=1 500J-1 200 J=300 J，
由W额=fsAB可得在斜面上运动时受到的阻力
f===100 N.
答:(略)
1.图甲是《墨经》中记载的古代提升重物的工具——“车梯”，图乙是其等效图。利用此“车梯”匀速提升重物时，下列说法正确的是(　　)
A.绳端移动的距离是物体上升距离的5倍
B.被提升的物重是绳子拉力的4倍
C.增大物重，所做的有用功增大
D.增大物重，“车梯”的机械效率变高
D　
2.甲、乙两位工人分别用如图所示的A、B两种方式，将同样重的一袋沙子提到相同高处，滑轮的重力小于沙子的重力，不计摩擦阻力和绳子的重力，则两人所用的拉力FA　　　FB;做的有用功WA　　　WB;做的额外功WA　　　WB;两人所用的滑轮的机械效率ηA　　　ηB。(以上各空均选填“>”“<”或“=”)
>　
=
<　
>
3.小红同学在用如图所示的滑轮组做“测滑轮组的机械效率”的实验中，用弹簧测力计匀速竖直拉起重3 N的物体，物体升高了0.2 m，弹簧测力计示数是　　　N，在实验过程中对物体所做的有用功是　　　J，总功是　　　J，额外功是　　　　J，滑轮组的机械效率是　　　　。
1.2
0.6
0.72
0.12
83.3%
4.(2024·扬州)如图所示，工人用动滑轮匀速提升重为400 N的窗玻璃，所用的竖直拉力为250 N，窗玻璃上升的高度为10 m，用时50 s。求:
(1)所做的有用功W有;
(2)工人所用拉力的功率P;
(3)动滑轮的机械效率η。
解:(1)由题意可知，克服窗玻璃的重力做的功即为有用功，W有用=G物h=400 N×10 m=4 000 J。
(2)由图可知，该动滑轮有2段绳子，所以绳子自由端移动的距离为
s=10 m×2=20 m所以工人所用拉力做的功为
W总=Fs=250 N×20 m=5 000 J，
拉力的功率P===100 W。
(3)由机械效率公式可得动滑轮的机械效率
η=×100%=×100%=80%。
答:(略)
5.关于机械效率和功率，下列说法中正确的是(　　)
A.功率大的机械，做功一定多
B.做功多的机械，机械效率一定高
C.机械效率高的机械，功率一定大
D.做功快的机械，功率一定大
D　
6.将一个定滑轮改为动滑轮使用，则它的机械效率在不计绳重和摩擦时(　　)
A.一定提高　 B.一定降低
C.一定不变　 D.无法判断
B　
7.如图所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用动滑轮把重40 N的物体匀速提高2 m，所用的拉力为25 N，则拉力做功是　　　　J，动滑轮的机械效率是　　　　　;如果把物体换成重100 N的物体并匀速提升相同高度，则这个动滑轮的机械效率将　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
100　
80%　
变大
8.重600 N的小强因腿受伤坐轮椅上学，轮椅的重量是100 N，乐于助人的小刚同学用250 N的推力将小强和轮椅匀速推上长4 m，高1 m的斜坡，则小刚对小强和轮椅做的有用功　　　J，小刚做的额外功是　　　J，该斜面的机械效率是　　　，物体所受斜面的摩擦力为　　　N。
700
300
70%　
75
9.小东用100 N的力沿竖直方向将杠杆的一端拉下20 cm时，杠杆另一端把320 N的重物提高了5 cm，他做的有用功是　　　J，总功是　　　J，杠杆的机械效率是　　　。
16　
20
80%
10.在九年级物理拓展课上，李博同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景，设计了如图所示的滑轮组来提升装修材料。若他用250 N的拉力在20 s内，将重420 N的材料提升了10 m。(不计绳重和摩擦，g取10 N/kg)
(1)拉力的功率是多少
(2)提升重420 N的材料时，此滑轮组的机械效率是多少
(3)若绳子能承受的最大拉力为400 N，则此滑轮组的机
械效率最大可提高到多少
10.解:(1)由图可知，n=3，则绳子自由端移动的距离s=nh=3×10 m=30 m，
拉力做的功W总=Fs=250 N×30 m=7 500 J，
则拉力的功率P===750 W。
(2)提升420 N材料时，克服材料重力所做的有用功W有用=Gh=420 N× 10 m=4 200 J。
此滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=56%。
(3)不计绳重和摩擦，由F=(G+G动)可得，动滑轮的重力G动=nF-G=3×250 N-420 N=330 N，若绳子能承受的最大拉力为400 N时，则提升物体的最大重力G大=nF大-G动=3×400 N-330 N=870 N。
此滑轮组的最大机械效率η大=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%=72.5%。
答:(略)
11.如图所示的机械拉着重500 N的物体在水平地面上匀速运动，物体受到的摩擦力为120 N，绳子末端的水平拉力为50 N，则滑轮组的机械效率为　　　;若物体运动的速度为0.2 m/s，则30 s内拉力做的功是　　 J。
80%
900
12.如图所示，重为G的物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面的底部移到顶部，设沿斜面移动的距离为s，上升的高度为h，拉力为F，物体受到的摩擦力为f，则斜面的机械效率为(　　)
A.　　　　　　B.　　　　　　
C.　　　 　D.
B