(共30张PPT)
初中物理
机械效率
人教版八年级物理第十二章第三节 机械效率
2、功的计算式是什么？
W=FS
3、使用动滑轮的优缺点是什么？
省力但费距离
知识巩固
1、什么是功？
功等于力与物体在力的方向上移动距离的乘积。
甲
乙
1、如图甲，用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，计算拉力所做的功。
2、如图乙，用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，再次计算拉力所做的功。
这两次拉力所做的功一样吗？为什么？
使用动滑轮是否省功
甲图中拉力所做的功：W甲=F甲s甲=2N×h
乙图中拉力所做的功：W乙=F乙s乙=1.2N×2h
所以：W甲>W乙
实验结果表明，虽然在两次实验中钩码被提升了相同的高度，但第二次拉力做功反而多一些。这说明，使用动滑轮省力，但由于滑轮本身所受的重力以及摩擦等因素的影响，我们要多做功。
有用功：对人们有用的功。
总 功：有用功加额外功。
额外功：人们不需要而又不得不做的功。
W总=W有+W额
有用功、额外功和总功
思考一
用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功？
提水所做的功是有用功；提水桶所做的功是额外功。
如果桶掉到井里，从井里捞桶的时候，捞上的桶里带了一些水，这种情况下哪部分是有用功，哪部分是额外功？
提水桶所做的功是有用功；提水所做的功是额外功。
思考二
1、定义：有用功跟总功的比值
2、公式：η＝
Ｗ有用
Ｗ总
讨论：
Ｗ额外＞０，Ｗ总＞Ｗ有用 所以η＜１
Ｗ额外＝０，Ｗ总＝Ｗ有用 所以η＝１（理想状态）
注：机械效率常用百分数来表示。
Ｗ有用
Ｗ有用＋Ｗ额外
＝
机械效率
例题 起重机把质量为0.5t的重物匀速提升了3m，而它的电动机所做的功是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：
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
起重机的机械效率：
一台起重机将重3600N的货物提高4m。如果额外功是9600J，起重机做的有用功是多少？总功是多少？机械效率是多少？
巩固练习
解 起重机做的有用功、总功为：
W有=Fs=Gh=3600N×4m=1.44×104J
W总=W有+W额=1.44×104J+9600J=2.4×104J
机械效率
起重机的机械效率一般为40-50℅
滑轮组的机械效率一般为50-70℅
抽水机的机械效率为60-80℅
小资料
【实验目的】
1．学习安装滑轮组。
2．学习测滑轮组的机械效率。
3．分析得出提高滑轮组机械效率的方法。
【实验原理】
测量滑轮组的机械效率
讨论：
为得出滑轮组的机械效率，需要求出有用功和总功，为此需要测出哪些物理量？每个量怎样测量？
刻度尺、钩码、弹簧测力计、滑轮组两个、铁架台、长约2m的细绳。
实验器材：
拉力F
钩码重G
钩码上升的高度h
拉力通过的距离s
提高机械效率的方法
2、改进机械的结构，减小机械自重
1、减小机械间的摩擦力。
例如：动滑轮太重，使滑轮组机械效率很低，换用较轻滑轮就可提高其机械效率。
例如：加强机械运动部位的润滑。
3、增加物重。
探究 斜面的机械效率
提出猜想：
斜面的机械效率可能和 有关。
实验器材：
长木板、小车、弹簧测力计、刻度尺
斜面的倾斜程度
知识拓展
实验装置：
F
S
h
实验过程：
1、测量小车的重量，记录数据；
3、改变斜面的倾斜程度，重复步2。
2、把小车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、小车上升的高度h。
注意事项：
要匀速拉动物体。
拉力要与斜面平行。
及时记录数据。
记录表格：
斜面倾斜程度 小车重量 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
℅
较缓
较陡
很陡
结论：光滑程度相同的斜面，斜面越倾斜，越费力，机械效率越高
分析：当斜面长度、高度、物重都相同时，斜面越粗糙，摩擦力越大，拉力越大，总功越大，有用功不变，机械效率越低。
结论：斜面越粗糙，机械效率越低。
二、机械效率：有用功跟总功的比值
公式：η＝
Ｗ有用
Ｗ总
Ｗ有用
Ｗ有用＋Ｗ额外
＝
课堂小结
一、有用功：对人们有用的功
额外功：人们不需要而又不得不做的功。
总功：有用功加额外功。
三、测量滑轮组的机械效率
1、（2016 南京）如图所示，搬运工人用滑轮将重为425N的重物匀速提升4m，所用拉力为250N，时间为20s。则此过程中有用功是 J，
额外功是 J，滑轮的机
械效率是 。
课堂练习
300
1700
85%
2、（2016 淄博）用如图所示的滑轮组在10s内将300N的重物匀速提升3m，已知动滑轮重30N，不计摩擦，则（ ）
A．利用滑轮组所做的有用功是450J
B．绳子自由端移动的速度是0.9m/s
C．拉力的功率是99W
D．滑轮组的机械效率是80%
C
3、（2016 南平）利用如图所示的滑轮，在粗糙水平面上匀速拉动物体，下列叙述正确的是（ ）
A．重力做的功是有用功
B．拉力F1做的功是额外功
C．绳子自由端的拉力F做的功是总功
D．该滑轮的机械效率可能等于100%
C
4、（2016 德阳）如图斜面长6m、高1.5m，工人用沿斜面向上500N的力，以1.5m/s的速度把重1600N的箱子匀速推到车上，则推力的功率是 W；该斜面机械效率是 %。
750
80
1、完成动手动脑学物理
2、完成本节对应练习
作业布置《机械效率》教案
【教学目标】
知识与技能
了解什么是有用功、额外功和总功。
理解什么是机械效率。
2、过程与方法
通过参与探究斜面机械效率的活动，学习拟定简单的科学探究计划和实验方案。
3、情感态度和价值观
在实验中培养合作精神，养成实事求是、尊重实验结果的科学态度。
【教学重点】
知道有用功、额外功和总功，理解机械效率。测量滑轮组的机械效率。
【教学难点】
测量简单机械的机械效率。
【教学方法】
演示法 探究 交流
【教学用具】
砝码一盒、弹簧测力计、滑轮、细线、刻度尺、多媒体课件等。
【课时安排】
1课时
【教学过程】
一、创设情境 导入新课
知识巩固
1、什么是功？
功等于力与物体在力的方向上移动距离的乘积。
2、功的计算式是什么？
W=FS
3、使用动滑轮的优缺点是什么？
省力但费距离
从生活中遇到的效率引入物理学中的机械效率，从而引入新课。
探究新知
（一）有用功和额外功
实验演示：使用动滑轮是否省功
1、如图甲，用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，计算拉力所做的功。
2、如图乙，用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，再次计算拉力所做的功。
甲 乙
这两次拉力所做的功一样吗？为什么？
甲图中拉力所做的功：W甲=F甲s甲=2N×h
乙图中拉力所做的功：W乙=F乙s乙=1.2N×2h
所以：W甲>W乙
实验结果表明，虽然在两次实验中钩码被提升了相同的高度，但第二次拉力做功反而多一些。这说明，使用动滑轮省力，但由于滑轮本身所受的重力以及摩擦等因素的影响，我们要多做功。21世纪教育网版权所有
有用功：对人们有用的功。
额外功：人们不需要而又不得不做的功。
总 功：有用功加额外功。
W总=W有+W额
思考一
用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功？
提水所做的功是有用功；提水桶所做的功是额外功。
思考二
如果桶掉到井里，从井里捞桶的时候，捞上的桶里带了一些水，这种情况下哪部分是有用功，哪部分是额外功？
二、机械效率
1、定义：有用功跟总功的比值
2、公式：η＝
讨论：Ｗ额＞０，Ｗ总＞Ｗ有 所以η＜１
Ｗ额＝０，Ｗ总＝Ｗ有 所以η＝１（理想状态）
注：机械效率常用百分数来表示。
例题 起重机把质量为0.5t的重物匀速提升了3m，而它的电动机所做的功是3.4×104J，起重机的机械效率是多少？g取10N/kg。21教育网
解 起重机匀速提升重物所用的力：
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
起重机的机械效率：
巩固练习
一台起重机将重3600N的货物提高4m。如果额外功是9600J，起重机做的有用功是多少？总功是多少？机械效率是多少？21cnjy.com
解 起重机做的有用功、总功为：
W有=Fs=Gh=3600N×4m=1.44×104J
W总=W有+W额=1.44×104J+9600J=2.4×104J
机械效率：
小资料
起重机的机械效率一般为40-50℅
滑轮组的机械效率一般为50-70℅
抽水机的机械效率为60-80℅
三、测量滑轮组的机械效率
【实验目的】
1．学习安装滑轮组。
2．学习测滑轮组的机械效率。
3．分析得出提高滑轮组机械效率的方法。
【实验原理】
讨论：为得出滑轮组的机械效率，需要求出有用功和总功，为此需要测出哪些物理量？每个量怎样测量？
钩码重G 拉力F 钩码上升的高度h 拉力通过的距离s
【实验器材】
刻度尺、钩码、弹簧测力计、滑轮组两个、铁架台、长约2m的细绳。
播放测量滑轮组实验视频
播放提高机械效率的方法视频
提高机械效率的方法
减小机械间的摩擦力。例如：加强机械运动部位的润滑.
改进机械的结构，减小机械自重
例如：动滑轮太重，使滑轮组机械效率很低，换用较轻滑轮就可提高其机械效率。
增加物重。
知识拓展
探究 斜面的机械效率
提出猜想
斜面的机械效率可能和斜面的倾斜程度有关。
实验器材
长木板、小车、弹簧测力计、刻度尺
实验装置
实验过程
测量小车的重量，记录数据；
把小车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、小车上升的高度h。
改变斜面的倾斜程度，重复步2。
注意事项
要匀速拉动物体；拉力要与斜面平行；及时记录数据。
记录表格
结论：光滑程度相同的斜面，斜面越倾斜，越费力，机械效率越高
分析：当斜面长度、高度、物重都相同时，斜面越粗糙，摩擦力越大，拉力越大，总功越大，有用功不变，机械效率越低。21·cn·jy·com
结论：斜面越粗糙，机械效率越低。
三、课堂小结
一、有用功：对人们有用的功
额外功：人们不需要而又不得不做的功。
总功：有用功加额外功。
二、机械效率：有用功跟总功的比值
公式：η＝
三、测量滑轮组的机械效率
课堂练习
1、（2016 南京）如图所示，搬运工人用滑轮将重为425N的重物匀速提升4m，所用拉力为250N，时间为20s。则此过程中有用功是 1700 J，额外功是 300 J，滑轮的机械效率是 85% 。www.21-cn-jy.com
2、（2016 淄博）用如图所示的滑轮组在10s内将300N的重物匀速提升3m，已知动滑轮重30N，不计摩擦，则（ C ）2·1·c·n·j·y
A．利用滑轮组所做的有用功是450J
B．绳子自由端移动的速度是0.9m/s
C．拉力的功率是99W
D．滑轮组的机械效率是80%
3、（2016 南平）利用如图所示的滑轮，在粗糙水平面上匀速拉动物体，下列叙述正确的是（ C ） 【来源：21·世纪·教育·网】
A．重力做的功是有用功
B．拉力F1做的功是额外功
C．绳子自由端的拉力F做的功是总功
D．该滑轮的机械效率可能等于100%
（2016 德阳）如图斜面长6m、高1.5m，工人用沿斜面向上500N的力，以1.5m/s的速度把重1600N的箱子匀速推到车上，则推力的功率是 750 W；该斜面机械效率是 80 %。21·世纪*教育网
作业布置：
1、完成课后动手动脑学物理
2、完成本节对应练习
板书设计
12.3 机械效率
一、有用功：对人们有用的功
额外功：人们不需要而又不得不做的功。
总功：有用功加额外功。
二、机械效率：有用功跟总功的比值
公式：η＝
三、测量滑轮组的机械效率
四、测量斜面的机械效率
【教学反思】
本节主要讲述有用功、额外功、总功与机械效率等方面的内容。初学“机械效率”，往往对这些概念陌生难懂，思维不通、前后矛盾，甚至分析实际问题中把有用功、额外功、总功弄混淆。想要学生理解机械效率的物理含义以及计算机械效率，就必须使学生分清楚哪部分功是有用功，哪部分功是额外功，或者哪个力做的功是有用功，哪个力做的功是额外功，哪个力做的功是总功。机械做功以及机械效率与实际生活联系比较密切，从学生熟悉的实例出发，本节课教学设计应当注重更多地和生活实际相联系，调动了学生自主学习的积极性和主动性，激发了学生学习的积极性，教学设计注意体现物理学的价值，提高学生理论联系实际、解决实际问题能力，在教与学过程中促进学生科学的价值观和世界观形成。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品资料·第 1 页 （共 1 页） 版权所有@21世纪教育网《机械效率》练习
1、利用机械做功时，对人们有用的功叫 。不需要但又不得不做的功叫 ，两者之和叫 。2·1·c·n·j·y
2、小明把一桶水从一楼提到三楼，有用功是 ，额外功是 。有用功500J，总功600J，则额外功是 J。【来源：21·世纪·教育·网】
3、在物理学中，将 的比值，叫做机械效率，对于实际机械，由于 的存在，机械效率总 100%（选填“大于”“等于”或“小于”）。
（2016 永州）用如图所示的滑轮组将一个重为48N的物体匀速提升0.2m，作用在绳子自由端的拉力为20N，则绳子自由端移动的距离为 m，该滑轮组的机械效率为 。21·世纪*教育网
5、（2015 兰州）工人用如图所示的滑轮组将重为500N的物体在4s内匀速提升了2m，若每个滑轮中40N，不计绳重和摩擦，则在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．绳端的拉力F为270N B．拉力F的功率功为270W
C．额外功为160J D．有用功为1080J
6、在水平桌面上放一个重300N的物体，物体与桌面的摩擦力为60N，如图所示，若不考虑绳的重力和绳的摩擦，使物体以0.1m/s匀速移动时，水平拉力F及其功率的大小分别为（ ）www-2-1-cnjy-com
A．20N 2W B．30N 6W C．60N 2W D．20N 6W
小明同学的体重为500N，他用重为10N的水桶提着重100N的水登上5m高的教室使用，在这一过程中，他做的有用功和额外功分别是 （ ）2-1-c-n-j-y
A．500J 50J B．500J 2550J C．550J 2500J D．3000J 50J
关于机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．机械效率高的机械做功一定多
B．使用机械可以省力，省力越多，机械效率越高
C．没有摩擦时，机械效率一定等于100%
D．做同样的有用功，额外功越小，机械效率越高
在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙3组实验，实验数据记录如下：
次 数 钩码重/N 钩码上升的距离/cm 弹簧测力计的示数/N 弹簧测力计上升的距离/cm 机械效率
第1次 2 5 1 15 66.7%
第2次 4 5 1.7 15 \
第3次 6 5 \ 15 83.3%
（1）在实验操作中应该使钩码 （选填“快速”或“缓慢”）上升；
（2）进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为 （保留三位有效数字）；
（3）进行第3次测量时，弹簧测力计示数为 N，滑轮组做的有用功是 J；
（4）分析实验数据，实验小组得出的实验结论是：滑轮组的机械效率与 有关。
答案：（1）缓慢 （2）78.4% （3）2.4 0.3 （4）物重或钩码重
如图，小王站在高3m、长6m的斜面上，将重200N的木箱沿斜面匀速从底端拉上顶端，拉力大小恒为120N，所花时间是10s。21教育网
求：（1）木箱A沿斜面方向的运动速度；
（2）小王对木箱做功的功率；
（3）斜面的机械效率。
11、（2016 遵义）搬运工人用如图所示的滑轮组将一个重120N的物体匀速提升3m，所用的拉力为50N，不计绳重及摩擦。求：21cnjy.com
（1）滑轮组的机械效率；
（2）动滑轮的重；
（3）若用该滑轮组同时拉4个这样的物体，拉力为多大。
答案：（1）2880J （2）90% （3）0.4m/s
答案与解析
1、有用功；额外功；总功
2、对水做的功；对桶做的功；100
解析：小明把一桶水从一楼提到三楼，目的是提水，所以对水做的功是有用功；提水的同时，需要提桶，所以对桶做的功是额外功；额外功是总功与有用功之差，为600J-500J=100J。
3、有用功与总功；额外功；小于
4、0.6；80%
解析：由图可知，n=3，则绳子自由端移动的距离：
s=nh=3×0.2m=0.6m，
该滑轮组的机械效率：
B
解析：A、拉力为F=（G+G动）= ×（500N+40N）=180N，A选项错误；
B、绳子拉下的长度为s=3h=3×2m=6m，拉力做的功为W总=Fs=180N×6m=1080J，
拉力的功率为P=，B选项正确；
CD、有用功为W有=Gh=500N×2m=1000J；额外功为W额=W总-W有=1080J-1000J=80J，此两选项均错误。21世纪教育网版权所有
6、D
解析：物体匀速运动，可知物体受的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，即F拉=f=60N，
从图可知，此滑轮组有三股绳子承担对物体的拉力，不考虑绳的重力和绳的摩擦，所以绳子自由端的水平拉力为：F= F拉= ×60N=20N；21·cn·jy·com
水平拉力的功率：，D正确。
A
D
（1）缓慢；（2）78.4%；（3）2.4；0.3；（4）物重（或钩码重）
解析：（1）在实验过程中，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计
根据表格中数据可知，
（3）第三次实验中：W有=Gh=6N×5×10-2m=0.3J；
由得，
弹簧测力计的示数F2≈2.4N。
（4）从实验数据看，钩码上升的高度无规律的变化，所以机械效率不断增大不是由于被提升高度的变化而引起的。钩码重不断增大，机械效率不断提高．所以可以看出增大被提升物体的重力可以提高滑轮组的机械效率。www.21-cn-jy.com
10、（1）0.6m/s；（2）72W；（3）83.3%
解析：（1）；
（2）小王对木箱做的有用功：
W有=Gh=200N×3m=600J，
小王对木箱做的总功：
W总=Fs=120N×6m=720J，
功率：；
11、（1）80%；（2）30N；（3）170N
解析：由图可知，n=3；
（1）滑轮组的机械效率：；
（2）由F=（G+G动）可得，动滑轮的重：G动=3F-G=3×50N-120N=30N；
（3）若用该滑轮组同时拉4个这样的物体，则拉力：
F′=（4G+G动）=（4×120N+30N）=170N。
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