11.5 机械效率 教学课件 (共42张PPT)2025-2026学年苏科版九年级上册

苏科版 九年级上册
第十一章 简单机械和功
五、机械效率
01
02
03
04
05
CONTENTS
有用功、额外功、总功
机械效率
斜面及其在机械效率的应用
学习目标
1. 实验探究比较手拉绳做功与动滑轮对钩码做功的大小；
2. 由动滑轮提升钩码活动引出有用功、额外功、总功的概念；
3. 知道机械效率的概念，并学会计算机械效率；
4. 了解一些常用机械的机械效率；知道如何提高动滑轮的机械效率；
5. 学习斜面及其应用；
6. 会分析斜面有关的机械效率问题；
7. 实验探究斜面的机械效率。
重点难点
教学重点：


1.指出有用功、额外功、总功；
2.机械效率及其计算；机械效率的影响因素；
3.斜面及其综合应用。
1.滑轮组、机械效率的综合应用
2.斜面、机械效率的综合应用；
3.机械效率与图像问题综合等。
教学难点：
情景引入
“振华30”正在吊装物体，吊装中使用了非常复杂的滑轮组。
机械手能模仿人类手部的动作用以抓取、搬运物件或操作工具。
机械工作的过程中，是否做的功越多，能量利用的效率也越高呢？
PART ONE
有用功、额外功、总功
探究新知
用动滑轮把木料拉上三楼时，手拉绳所做的功与动滑轮对木料做的功相等吗?
思考
不相等。
动滑轮对木料做功：将钩码提升一定的高度。
手拉绳所做功：①将钩码提升一定的高度；②克服摩擦力做功；③克服动滑轮所受的重力做功。
所以手拉绳所做功除了包含动滑轮对木料做功外，还包含了以上②、③。
活动11.4 再探动滑轮
做一做
1.?如图11-39所示，用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉绳的一端，使挂在动滑轮下面的钩码缓缓上升。?测量绳受到的拉力F?、?绳端移动的距离s?、钩码所受的重力G?和钩码上升的高度h。
2.?改变钩码的数量，重复上述?步骤。
3.?将实验数据填入自己设计的表格中。
图11-39 用动滑轮提升钩码
4. 分别计算手拉绳做的功和动滑轮对钩码做的功。比较两者的大小， 你有什么发现?请说明其中的原因。
{FC680D74-768E-4D95-875E-14ED6C480892}
钩码所受的重力G/N
钩码上升的高度h/m
绳受到的拉力F/N
绳端移动的距离s/m
动滑轮对钩码做的功W1=Gh
/J
手拉绳做的功W2=Fs
/J
①
②
③
实验数据
2.0
1.3
0.05
0.1
0.1
0.13
4.0
0.05
0.1
2.3
0.2
0.23
实验结论
3.0
0.05
1.8
0.1
0.15
0.18
手拉绳做的功总大于动滑轮对钩码做的功；
原因：手拉绳所做功除了包含动动滑轮对钩码做的功外，还包含了克服摩擦力做功，克服动滑轮所受的重力做功。
在上面的活动中，将钩码提升一定的高度是我们的目的，所做的功叫作有用功，记为 W 有用。我们在使用动滑轮提升重物时，除需克服摩擦力做功外，还要克服动滑轮所受的重力做功，这两部分功虽然并非我们所需要的，但又不得不做，我们将它叫作额外功，记为 W 额外。手拉绳所做的功叫作总功，记为 W 总。
图11-39 用动滑轮提升钩码
总功等于有用功与额外功之和，即
W 总 = W 有用 +W 额外
W有用= 300 J
目的
没用但不得不做
W额外= 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
W总= 375 J
举例
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
PART TWO
机械效率
实际情况下，使用任何机械都不可避免地要做一些额外功，有用功只是总功的一部分，有用功在总功中所占比例越大，也就是机械工作的效率越高。
物理学中，将有用功与总功的比叫作机械效率 。
械效率通常用百分数的形式表示。若用希腊字母η表示机械效率，则
机械效率
1.定义：有用功与总功的比叫作机械效率。
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.使用机械时，由于额外功的存在，总有 W有用机械效率一般用百分数表示，没有单位。
5.一些机械的机械效率
起重机:40%～50%
柴油机:28%～40%
滑轮组:60%～80%
{FC680D74-768E-4D95-875E-14ED6C480892}
动滑轮对钩码做的功W1=Gh
/J
手拉绳做的功W2=Fs
/J
机械效率η
①
②
③
0.1
0.13
0.2
0.23
实验结论
0.15
0.18
请计算“活动11.4 再探动滑轮”中不同情况下动滑轮的机械效率。 你有什么发现?
77.0%
83.3%
87.0%
其他条件相同时，钩码重力越大，机械效率越高。
你认为如何才能提高动滑轮的机械效率。
思考
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
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：
有没有机械效率为100%的机械？为什么？
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。
提出问题
PART THREE
斜面及其在机械效率的应用
欲将重物从地面移到高台上，可以在地面和高台间架一块长木板，沿斜面将重物拉到高台上，如图11-40所示。这里的斜面就是一种省力的简单机械。使用斜面时可以省力，但要费距离。由于物体在斜面上运动时会受到摩擦力，要做额外功，因而斜面的机械效率小于100%。
图11 - 40 用斜面提升重物
生活?物理?社会 斜面及其应用
斜面在生产、生活中应用广泛。如图(a) 所示，在一些建筑物的入口处设置了供轮椅等上下的斜坡，将轮椅沿着这种斜坡推上去比直接抬上去要省力，这体现了社会对残障人士的人文关怀。如图(b) 所示，高山上的公路修得弯弯曲曲，宛如盘龙，也是利用了同样的道理。
(a) 斜坡
(b) 盘山公路
生活中常见的斜面
试着分析一下杠杆和斜面的总功、有用功、额外功
分析杠杆和斜面的总功、有用功、额外功
有用功：
????有用=?????
?
额外功：克服杠杆自重及摩擦力所做的功
总功：????总=????????
?
有用功：????有用=?????
?
总功：????总=????????
?
额外功：克服斜面与物体之间的摩擦力所做的功
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。
实验：测量斜面的机械效率
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：
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η
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：
1 ．用一个动滑轮匀速提升重 200N的物体，所用拉力为125N ，物体升高高度为 3m ，则此过程中的有用功为 J ，总功为 J ，动滑轮的机械效率为 。
课堂练习
600
750
80%
2 ．工地上，一个滑轮组经改进后机械效率提高了，用它把同一物体匀速提高相同的高度，改进后和改进前相比较，下列说法正确的 ( )
A ．总功变大 B ．总功变小
C ．有用功变大 D ．额外功不变
B
3 ．下列提高滑轮组机械效率的方法中，不可行的是 ( )
A ．增加物体的质量
B ．减小动滑轮的重力
C ．增大提升物体的高度
D ．减小滑轮转动的摩擦力
C
4．有一批花盆需要运送到 3 楼办公室，花盆总重 200N，有三种方案（如图所示）可供选择：
方案一：人直接提上去
方案二：用轻质绳、5N 的动滑轮以及 10N 的铁桶吊上去
方案三：用轻质绳、5N 的动滑轮以及 2N 的布袋吊上
三种方法中有用功最少的是 ( )
A ．方案一 B ．方案二
C ．方案三 D ．三种方案都相同
D
5. 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
D
A ．总功较大 B ．有用功较大
C ．额外功较大 D ．机械效率较高
6．如图所示为甲、乙两机械的参数。 甲、乙相比， 甲的 ( )
D
7．如图所示，工人在斜面上将一个重为 400N 的物体匀速从斜面底端拉到顶端，沿斜面向上的拉力 F＝200N ，斜面长s=5m 、高 h=2m ，关于该过程，下列说法正确的是 ( )
A ．有用功为 1000J
B ．额外功为 400J
C ．物体受到的摩擦力为 200N
D ．斜面的机械效率为 80%
D
8 ．如图所示甲、乙两装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将重为G1 、G2 的两物体匀速提升相同的高度。所用竖直方向上的拉力分别为F1 和F2 ，拉力所做的功分别为W1 和 W2 ，两装置的机械效率分别为η1 和η2 ，（不计绳重和摩擦），则下列选项正确的是 ( )
A ．若G1 > G2 ，则一定有η1 < η2 B ．若G1 < G2 ，则一定有F1 < F2
C ．若F1 > F2 ，则一定有η1 >η2 D ．若F1 < F2 ，则一定有η1 < η2
D
课堂小结
布置作业
1. 某人用定滑轮将质量为20 kg 的物体匀速提升2m, 所用的拉力为220N。 求此过程中人做的有用功、总功和定滑轮的机械效率(g 取 10N/kg)。
400 J；440J ；90.9%
2. 用某杠杆将质量为18 kg 的物体缓慢提升50cm, 若此时杠杆的机械效率为90%,则提升该物体需要做的总功是多少(g取10 N/kg)?
100 J
3. 图11-42所示是塔式起重机上的一种滑轮组。已知在匀速吊起600kg的物体时，滑轮组的机械效率是80%。 使物体上升5m, 所做的有用功是多少?所做的总功是多少(g 取10N/kg)?
30000J；37500J
图11-42
感谢观看
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