(共42张PPT)
11.3
如何提高机械效率
沪粤版
九年级上
新知导入
讨论1：把重100N的沙子运上三楼，对沙子做了多少功？
1、人提上去
2、用动滑轮
3、用起重机
讨论2：把重100N的沙子运上三楼，有哪些方法？
W=FS=100N×6m=600J
讨论3：要把重100N的沙子运上三楼。下图画了三种办法。同学们讨论一下：哪种办法最好，哪种办法最不好，为什么？
手提桶提沙子
3m
3m
方法1
对砂子做功
对空桶做功
克服自身重力做功
并不需要做
但
又不得不做的功
对人们有用
必须做的功
他的目的是：
把沙子运上三楼
新知讲解
一、什么是有用功与额外功
有用功
W有用
：对人们有用的功
上图中提沙子做的功
额外功
W额外
：对人们既无利用价值又不
得不做的功
上图中提桶和克服自身重力做的功
总功W总
：有用功与额外功的总和
上图中人所做的功
（一）有用功、额外功、总功
方法2
对砂子做功
对空桶做功
对动滑轮做功
W有用
他的目的是：
把沙子运上三楼
W额外
W总
方法3
对砂子做功
对空桶做功
对动滑轮做功
他的目的是：
把沙子运上三楼
W额外
W总
W有用
（二）分析有用功、额外功、总功
（a）用滑轮组提起重物
拉力F既提升了重物，又克服了摩擦并对滑轮做功，动力所做的是总功
目的是提升物体G,
是有用功
要提升G，同时必须将动滑轮也提升。必须要克服动滑轮重力和摩擦否则你不能完成任务。这部分功无利用价值而又不得不做，是额外功。
（a）用滑轮组提起重物
有用功：克服重物重力所做的功。
额外功：克服动滑轮和绳子重力所做的功，还有克服摩擦力所做的功。
总功：拉力F所做的是总功
（b）利用挖掘机搬运泥土
有用功：克服泥土重力所做的功。
即：W有
=
G·h。
额外功：克服抓斗和机臂重力所做的功，还有克服摩擦力所做的功。
总功：动力F所做的是总功
F
钩码
沙
F
木箱
W有用
W总
W额外的原因
提钩码
G码h
Fs
提沙
G沙h
Fs
克服杠杆
重和摩擦
克服动滑轮重、桶重和摩擦
克服摩擦
FL
G箱h
提木箱
W额外
（C）利用机械提起物体
有用功
（1）提起重物时：
（2）在粗糙水平面上移动物体时：
W有用=G物·h
F
钩码
沙
F
木箱
W有=f摩擦·S物
克服机械自重和克服摩擦做功：
使用滑轮组时：
使用斜面时：
额外功
W额外=G动滑轮·h+W摩擦
若不计摩擦：
W额外=G动滑轮·h
W额外=f摩擦·L
F
木箱
总
功
（1）动力对机械所做的功.
（2）有用功和额外功的和等于总功。
W总=W有用+
W额外
公式
：
公式：
W总=F动力·S动力
（三）计算有用功、额外功、总功
要把重100N的沙子运上三楼。下图画了三种办法。同学们讨论一下：哪种办法最好。
3m
3m
方法1
W有1
=
G沙
h=
100N×6m=
600J
W额1
=（G桶
+
G人）h=(20N+400N)×6m=2520J
W总1
=（W有1
+
W额1）=
3120J
方法2
W有2
=
G沙
h=
100N×6m=
600J
W额2
=（G桶
+
G轮）h=(20N+10N)×6m=180J
W总2
=（W有2+
W额2）=
780J
方法3
W有3
=
G沙
h=
100N×6m=
600J
W额3
=（G袋
+
G人）h=(5N+10N)×6m=90J
W总3
=（W有3
+
W额3）=
690J
3m
3m
沙子重100N
桶重20N
体重400N
口袋重5N
动滑轮重10N
方法2
方法1
方法3
W有1
=
600J
W额1
=2520J
W总1
=
3120J
W有2
=
600J
W额2
=180J
W总2
=
780J
W有3
=
600J
W额3
=90J
W总3
=
690J
问题：使用机械做功时你希望额外功多些好还是少些好？
使用机械做功时，额外功越少，有用功在总功中占的比例越大，机械的工作效率越高。
有用功W有与总功W总的比值叫机械效率。机械效率用η表示。
η=
W有
W总
×100％
有用功总小于总功，所以机械效率总小于1
机械效率是表征机械性能的重要标志
（一）什么是机械效率
一些机械的机械效率：
抽水机：
60%－80%
滑轮组：
50%--70%
信息浏览
（三）探究
滑轮组的机械效率
W有=Gh
W总=FS
（1）实验原理？
（2）有用功、总功分别怎样计算？
W有用
η=
W总
（3）要测定滑轮组的机械效率，需要测定哪些物理量？
（4）需要哪些实验器材？
测G、h、F、s
刻度尺、钩码、弹簧秤、滑轮组两个、铁架台、长约2
m的细绳。
W有用
η=
W总
×%=
FS
×%=
G
Fn
能
（5）不测S和h能否算出滑轮组的机械效率？
（6）设计出实验记录表格
Gh
次数
G(N)
h(m)
W有
(J)
F
(N)
s
(m)
W总(J)
η
1
2
3
（7）实验的注意事项
（1）钩码上升的高度H，可由竖直放置在钩码旁的刻度尺读出，以钩码下端为标准
（2）拉力F由弹簧测力计的示数读出，实验时要匀速拉动弹簧测力计，在拉动中读数，弹簧不要和外壳摩擦。
（3）测量自由端移动的距离时，可事先在细绳自由端上做标志，再拉动弹簧测力计，使滑轮组提升重物，用刻度尺量出钩码上升的高低后，再测出细绳标志移动的距离。
（8）分析讨论
（1）
比较两次两种滑轮组有什么不同？机械效率有何差异？
（2）分析影响滑轮组机械效率的因素是什么？
动滑轮个数不同
提升相同的重物，动滑轮越重，机械效率越低
A、物体的重力。同一滑轮组，提升物体越重，机械效率越高
B、动滑轮重，提升相同的重物，动滑轮越重，机械效率越低
C、摩擦（滑轮组轮与轴及轮与绳之间的摩擦），减小摩擦可以减少额外功，提高机械效率
3、如何提高机械效率
？
A、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。
B、减小机械间的摩擦力
例如：加强机械运动部位的润滑。
例1：小明用100N的力沿竖直方向将杠杆的一端拉下2m，杠杆的另一端将320N的重物提高了0.5m，
他做的有用功是多少？总功是多少？杠杆的机械效率是多少？
W有用
150J
η=
W总
×%=
200J
×%=75%
解：W有=Gh=320N×0.5m=160J
W总=FS=100N×2m=200J
答：做的有用功是160J，总功是200J，杠杆的机械效率是75%。
例2：用一个动滑轮把500N的重物
提高1m，所用的拉力是300N，
在此过程中有用功为多少？总功为多少？动滑轮的机械效率为多少？
W有用
500J
η=
W总
×%=
600J
×%≈83.3%
解：W有=Gh=5000N×1m=500J
W总=FS=300N×2m=600J
答：做的有用功是500J，总功是600J，杠杆的机械效率是83.3%。
例3：在下图中，物体A在地面匀速运动，对面对A的摩擦力是8N，A物体的重力是9N，弹簧测力计示数是F=5N，求滑轮组的机械效率？
解：W有用=F物S物=fS物=8N×Sm=8sJ
W总=FS绳=F
nS物=5N×2×Sm=10sJ
W有用
8SJ
η=
W总
×%=
10SJ
×%=80%
答：动滑轮的机械效率是80%。
例4：（潍坊中考）如图所示，斜面长s=1.5m，高h=0.3m。建筑工人将重G=500N的货物箱，用绳子从地面匀速拉到顶端时，沿斜面向上的拉力F=150N。忽略绳子重力。求：
（1）该过程拉力F做的功；
（2）该装置的机械效率；
（3）货物箱在斜面上受的摩擦力大小。
解：（1）W总=FS=150N×1.5m=225J
（3）W额=W总-W有=225J-150J=75J
W有用
150J
（2）η=
W总
×%=
225J
×%=67%
W有=Gh=500N×0.3m=150J
W额
75J
F摩=
S
1.5m
=50N
=
课堂练习
1、（2021黑龙江龙东）
利用如图所示的滑轮组实验装置，小宇在10s
内用
500N
的拉力，将重800N
的物体匀速吊起2m
的高度，则所做的有用功为______
，滑轮组的机械效率为______。
1600
67%
2、（2021江苏泰州）如图，小明将一个重为3N的小车从斜面底端匀速拉到斜面顶端，沿斜面向上的拉力为1.25N，小车沿斜面移动的距离s=1.6m，上升的高度h=0.6m。则小明对小车做的有用功是________J，斜面的机械效率是___________。
1.8
90%
3、（2021湖北宜昌）下列有关机械做功、功率、机械效率的说法，正确的是（ ）
效率越高的机械，功率越大
B.
做功越多的机械，功率越大
C.
做有用功越多的机械，效率越高
D.
功率越大的机械，做功越快
D
4、（2021安徽）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
5、（2021四川广安）学校旁老旧小区正在改造施工。工人用如图所示的装置将质量为120
Kg的建筑材料匀速提升了6m，用时10s。在此过程中，电动机对绳子的拉力为F，滑轮组的机械效率为80%，g取10N/Kg，求：
（1）滑轮组做的有用功；（
）
（2）拉力F的大小；（
）
（3）根据已知条件，以下物理量：
①滑轮组做的额外功，②拉力F的功率，
③动滑轮的重力，能求出的有___________（填写番号）。
40题
①②
750N
7200J
课堂总结
机械效率
有用功
额外功
总功
作业布置
沪粤版物理课本自我评价与作业第13页1、2、3、4、5题
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11.3
如何提高机械效率
课堂练习
1、（2021贵州黔东南州）如图5所示，用滑轮组提升重物时，5s将重90N的物体
匀速提升了2m。已知动滑轮重为10N(不计绳重和摩擦)，则提升重物的过程中正确的是（ ）
A．绳子自由端拉力F的大小为90N
B．提升物体的过程中，拉力F做的有用功为200J
C．绳子自由端拉力F的功率为36W
D．此滑岭组的机械效率为90%
2、（2021海南）
如图所示，利用滑轮组把物体匀速提升一定高度，该滑轮组有______段绳子承担物重，在绳子承受范围内，不计绳重和摩擦，若增加所提升的物重，则滑轮组的机械效率将______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
3、（2021广西北部湾）图是利用滑轮组帮助汽车脱困的情景。匀速拉动车的过程中，车相对树木是______（选填“静止”或“运动”）的，动滑轮上有______段绳子承担对车的拉力，若对车的拉力为2400N，F为1500N，则该滑轮组的机械效率是______。
4、（2021江苏南京）用定滑轮匀速提升质量为10kg的物体，所用的拉力为110N，物体在2s内升高0.5m，此过程中的有用功是______J，定滑轮的机械效率是______%，拉力的功率是______W。（g取10N/kg）
5、（2021重庆A卷）如图所示的滑轮组，500N的拉力F在10s内将重800N的箱子匀速提升了2m，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．定滑轮的作用是省力
B．滑轮组机械效率为80%
C．动滑轮的重力为100N
D．拉力F的功率为100W
6、（2021四川自贡）将规格完全相同的滑轮，用绳子绕成图中的甲、乙滑轮组。使用甲、乙滑轮组分别匀速提升重力为G1、G2的两物体，升高相同的高度。绳自由端施加的拉力大小分别为F1和F2，物重G1＞G2，不计绳重和摩擦。则下列判断正确的是（ ）
A．拉力F1一定大于F2
B．乙滑轮组的机械效率较高
C．甲、乙滑轮组的有用功相同
D．甲的额外功与有用功的比值较小
7、（2021重庆B卷）如图所示，老师在课堂上用自制的滑轮组提升重物，将质量为36kg的重物在5s内匀速提升1m。他对绳的拉力F为200N。不计绳重和摩擦，下列判断正确的是（ ）
A．动滑轮的重力为20N
B．拉力所做的功为200J
C．拉力做功的功率为40W
D．滑轮组的机械效率为90%
8、（2021天津）（多选）.利用图所示的滑轮组先后匀速提升重为200N和150N的物体。已知提升200N的物体时，绳子自由端的拉力为125N，拉力的功率为125W。若两次物体上升的速度相同，不计摩擦和绳重，则提升重为150N的物体时（ ）
A.?机械效率为80%??????????B.?机械效率为75%??????????
C.?拉力的功率为50W??????????D.?拉力的功率为100W
9、（2021山东济宁）测算如图所示滑轮组的机械效率时，实验中得到一组数据，如表。
钩码种
钩码上升的高度
拉力
弹簧测力计上升距离
0.5
0.1
0.3
0.3
请根据以上信息求：
（1）拉力所做的功；
（2）滑轮组的机械效率.
10、（2021·遂宁）涪江六桥建筑工地上矗立的塔吊，是用电动机来带动滑轮组提升重物的设备。如何提高滑轮组机械效率，节约电能呢？为此同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究，用到的装置如图，实验数据记录如下表所示：
实验次数
钩码重G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
2
0.1
1.2
0.3
55.6%
2
2
0.2
1.2
0.6
55.6%
3
4
0.1
1.9
0.3
70.2%
4
4
0.1
1.3
0.5
61.5%
（1）实验中应沿竖直方向
________
拉动弹簧测力计。
（2）分析表中数据可知：第4次实验是用
__________
图所示装置来完成的。
（3）通过比较1、2两次实验数据可得出：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与重物上升高度无关。
（4）通过比较
___________
两次实验数据可得出：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高(填实验次数的序号)。
（5）通过比较3、4两次实验数据可得出：不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重机械效率越小。
（6）为提高滑轮组机械效率节约电能，根据以上结论和生活经验，你建议可采取的措
施有（多选）_______________。
A.
减轻动滑轮重
B.
增加所提物体重
C.
机械加润滑油
D.
增加重物上升高度
11、（2021湖南郴州）如图所示是小林同学组装的提升重物的装置，动滑轮重80N，不计绳重和摩擦。在拉力F的作用下，将重为320N的重物经过20s匀速提升了3m。求：
（1）拉力F的大小；
（2）拉力F做功的功率；
（3）此过程动滑轮的机械效率。
11.3
如何提高机械效率
课堂练习答案
1、D
2、
2
变大
3、
运动
2
80%
4、
50
90.91
27.5
解析：
有用功是W有=Gh=mgh=10kg×10N/kg×0.5m=50J
]因为是定滑轮，所以总功为W总=Fh=110N×0.5m=55J
则机械效率是
η=
90.91%
[3]拉力的功率是
5、B
解析：A、定滑轮的作用是改变力的方向，故A错误；
B、根据图示可知，n＝2；
有用功：
W有＝Gh＝800N×2m＝1600J；
拉力做的总功：
W总＝Fs＝500N×2×2m＝2000J；
滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%，故B正确；
C、根据F＝（G+G轮）可得动滑轮重：
G轮＝nF﹣G＝2×500N﹣800N＝200N，故C错误；
D、拉力的功率：P＝＝＝200W，故D错误。
6、答案：D
解析：A、由图可知，甲、乙动滑轮上绳子股数n分别为3和2，且物重G1＞G2，动滑轮重G动相同，由公式：可知：F1与F2的大小关系不能确定，故A错误；B、已知物体上升的高度h相同，且物重G1＞G2，动滑轮重G动相同，由公式：W有＝Gh、W额＝G动h可知：甲的有用功大于乙的有用功，两者的额外功相同，则甲的额外功与有用功的比值较小，故C错误、D正确；
再由公式：η＝可知：在额外功相同时，甲的有用功大，其效率就高，故B错误。故选：D。
7、D
解析：A、物体的重力：G＝mg＝36kg×10N/kg＝360N；
绳子的有效段数为n＝2，不计绳重和摩擦，F＝（G+G动），
动滑轮的重力：
G动＝2F﹣G＝2×200N﹣360N＝40N，故A错误；
B、绳子移动的距离为：s＝2h＝2×1m＝2m，
拉力在这5s内做的总功：
W总＝Fs＝200N×2m＝400J，故B错误；
C、拉力的总功率：P＝＝＝80W，故C错误；
D、用滑轮组提升重360N的物体，使它在5s内匀速上升1m，拉力在这5s内做的有用功：
W有＝Gh＝360N×1m＝360J，
滑轮组的机械效率为：
η＝×100%＝×100%＝90%，故D正确。
8、
B,D
9、答案：
（1）
（2）
10、（1）匀速
（2）丙
（4）1、3
（6）ABC
解析：（1）实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力。
（2）第4次实验，绕在动滑轮上绳子的股数n===5，所以第4次实验是用丙图所示装置来完成的。
（4）通过比较1、3两次实验数据可得出：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高。
（6）根据η＝=知，为提高滑轮组的机械效率，可以减轻动滑轮重力、或
机械加润滑油来减小额外功，或
增加所提物体重力增大有用功，增加重物上升高度不能改变机械效率，故ABC项正确。
11、（1）；（2）60W；（3）80%
解析：
（1）由于绳重和摩擦不计，所以拉力为
（2）拉力F作用端绳子上升的高度
拉力所做的功
拉力做功的功率
（3）机械效率
答：（1）拉力F的大小；
（2）拉力F做功的功率为；
（3）机械效率。
1题
2题
5题
6题
7题
8题
9题
11题
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精品试卷·第
2
页
（共
2
页）
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