11.3 机械效率（27页） 2025-2026学年物理沪粤版九年级上册

(共27张PPT)
第3节 机械效率
第十一章 功与机械能
沪粤版（2024）九年级上册同步备课
生活中我们常会强调提高效率，如学习效率、工作效率等。利用机械帮助我们完成某项任务，也会涉及效率问题。那么，机械做功与效率有怎样的关系呢？
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1. 知道有用功、额外功、总功的概念，以及它们之间的关系。
2.理解机械效率的定义，会用机械效率的公式进行简单计算。
日常生活中，人们搬移物体，不是将物体平移到另一个地方，就是将物体从低处搬到高处(或从高处搬到低处)。
思考：利用机械时，所做的功为何多一些？
知识点一：有用功与额外功
活动1
在如图所示的两种机械做功的情况中，哪些功是我们需要的有用功，哪些功是不得不做的额外功 请与同学交流讨论。
分析有用功与额外功
(a)用滑轮组
提起重物
(b)利用挖掘机
挖掘、搬运泥土
在上述活动中，滑轮组和挖掘机提升重物所做的功，是我们需要的、有价值的功，叫做有用功，记作W有用。
在这个过程中，动力对机械做的功叫做总功，记作W总。
(a)用滑轮组提起重物
(b)利用挖掘机挖掘、搬运泥土
任何机械本身都要受到重力的作用，而且机械在运行过程中，总存在着摩擦力。所以，当我们使用机械做功时，就必须要克服机械自身部件的重力和摩擦力等做一定量的功。
这部分对既无利用价值却不得不做的功，叫做额外功，记作W额外 。
显然，在实际使用机械做功时，总功应等于有用功与额外功之和，即
W总＝W有用＋W额外
由于存在额外功，即W额外＞ 0，因此，总功必定大于有用功，即
W总 ＞ W有用
归纳与小结
1.有用功(W有用)：我们需要的有价值的功。
2.额外功(W额外)：对人们既无利用价值又不得不做的功。
3.总功(W总)：动力对机械所做的功。
4.总功等于有用功与额外功之和，即W总＝W有用＋W额外。
5. W总＞W有用
【思考】
(1) 当你用水桶提水时，有两只大小相同的水桶可供选择，一只是轻质塑料桶，另一只是厚铁皮桶，你选择哪一只水桶？为什么？
(2) 当你用滑轮提升一个重物时，你选择哪一种滑轮？
使用机械做功时，有用功在总功中占的比例越大越好，有用功占的比例大，说明机械工作的效率高。
1.机械效率的定义：在物理学中，把有用功W有用与总功W总之比叫做机械效率。
知识点二：机械效率
如果用 η 表示机械效率(常用百分率来表示)，那么
η ＝ ×100%
注：机械效率是体现机械性能的重要指标。
机械效率的单位是什么？
机械效率是一个比值，没有单位
思考
想一想
机械效率的数值会等于或大于1吗 为什么
不会。因为使用机械总有额外功
功率与机械效率的区别
1.功率是指物体在单位时间内所做的功，即功率是表示做功快慢的物理量。
2.有用功在总功中所占的比例叫机械效率。
3.功率和机械效率是描述机械的两种不同性能，两者间没有必然联系。
活动2
测算滑轮组的机械效率
【实验目的】
测量滑轮组的机械效率
【实验原理】
η ＝ ×100%
【实验内容】
(1)选择实验器材，组装如图所示的滑轮组，并用它来提升钩码。
(2)为了测算滑轮组工作时的机械效率，需要测量哪些物理量 怎样测量
(3)进行实验，记录测量的数据，并计算出滑轮组工作时的机械效率，填入表中。
(4)改变钩码的数量，再做几次实验。
(5)记录相应数据，并计算出滑轮组提升不同数量的钩码时的机械效率填入表中。(g取10 N/kg)
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，要竖直向下匀速拉动弹簧测力计时读数，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。
【记录数据】
想一想：用同一滑轮组提升不同重物时的机械效率相同吗 为什么
序号 钩码所受重力G/N 匀速拉动弹簧测力计时的示数F/m 钩码上升的高度h/m 绳子自由端移动距离S/m 动力对滑轮组做的功 W总/J 滑轮组对钩码做的功 机械
效率η
1
2
3
4
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？
一些机械的机械效率
起重机的机械效率是40%~50%
滑轮组：50%~70%
水泵：60%~80%
例题 起重机把质量为0.5 t的重物匀速提升了3 m，而它的电动机所做的功是3.4×104 J，起重机的机械效率是多少？ g取10 N/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 = 0.5×103 kg×10 N/kg = 5×103 N
起重机提升重物所做的功是有用功
W有 = Fh = 5×103 N×3 m = 1.5×104 J
起重机的电动机所做的功是总功
W总 = 3.4×104 J
因此，起重机的机械效率
η===0.44=44%
现代社会是节约型社会，要讲究提高效率，力求以尽可能少的消耗，取得尽可能多的效益。
提高机械效率的主要办法：
①改进机械结构，使其更合理、更轻巧。
②此外，按照技术规程操作，定时保养，使机械始终处于良好的运转状态。
具体提高机械效率的措施
(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。
1.有用功：我们需要的、有价值的功，叫作有用功。
2.额外功：把无利用价值而又不得不做的功，叫做额外功。
3.总功：有用功和额外功之和是总功。
4.机械效率的概念：有用功与总功的比值。
5.机械效率的公式：η ＝ (W有用/W总)×100﹪
机械效率
1.如图，用滑轮组将一重物竖直向上匀速提升 2m，所用拉力 F=100N，若该过程中滑轮组的机械效率为 80%，则滑轮组对重物做的有用功为______J。
320
2.关于机械效率的说法中正确的是（ ）
A．越省力的机械，效率越高
B．做有用功越多的机械，效率越高
C．做相同的功，额外功的值越小，效率越高
D．做功越快的机械，效率越高
C
3. 如图甲所示，用弹簧秤将重为3.9 N的物块从斜面的底端匀速拉至顶端，则物块所受拉力为_______N，已知斜面的高为2 m，长为4 m，则拉力做功为________J，斜面的机械效率为_______。若用图乙所示装置匀速提升该重物上升0.5 m，当其机械效率与斜面相同时，竖直向上的拉力为_______N，该过程所做的额外功为_______J。
2.6
10.4
75%
1.73
0.65