机械效率（教学课件）八年级物理全一册（沪科版2024）

第十一章 简单机械第三节

机械效率八年级

全一册义务教育物理课程标准实验教科书编写组 编著上海科学技术出版社说明ppt使用高质量视频，资源比较大，本ppt约60MB.本ppt共有58张、2段视频，可根据需要选择点播.本ppt使用PowerPoint制作，建议使用PowerPoint播放.视频资源①动画讲解——《有用功和额外功》②课堂总结——《机械效率》免责追责视频版权归原作者，如涉及版权问题，请联系删除。ppt版权归本工作室，若遇侵权问题，将追责。致老师、同学第三节机械效率导入新课1.

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？本节我们将学习有关内容。第三节机械效率导入新课第三节机械效率2.利用机械帮助我们工作，会给我们带来极大的方便。有的机械可以省力，有的机械可以省距离。利用滑轮组提升重物，绳端拉力所做的功与滑轮组对重物所做的功相同吗？学习目标1.

知道机械效率，能认识有用功和总功；2.

知道机械效率总是小于100%，能认识提高机械效率的意义和途径。第三节机械效率目录导航有用功、额外功和总功作业解析课堂总结提升训练机械效率的大小第三节机械效率有用功、额外功和总功一一、有用功、额外功和总功1.探究使用动滑轮是否省功【提出问题】如图所示，在使用动滑轮提升物体时，尽管省力，但需要移动更长的距离。使用滑轮提升物体做的功与不使用滑轮直接提升物体做的功相同吗？下面，我们来探究这个问题。探究机械做功一、有用功、额外功和总功【设计实验】参照图所示的方法进行实验。（1）用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，如图（a）所示，计算拉力所做的功。（2）用弹簧测力计和一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，如图（b）所示，再次计算拉力所做的功。比较两次拉力所做的功相同吗？为什么？一、有用功、额外功和总功【进行实验】（1）用弹簧测力计直接将重为2N的钩码匀速提升0.1m，记下弹簧测力计的示数F1和钩码在F1方向上移动的距离s1。（2）再借助一个动滑轮用弹簧测力计将重2N的钩码匀速提升0.1m，记下弹簧测力计的示数F2和绳子自由端在F2方向上移动的距离s2。一、有用功、额外功和总功做功方式拉力F/N物体升高的高度h/m拉力移动的距离S/m

【数据记录】直接用弹簧测力计提升重为2N的钩码用弹簧测力计和一个动滑轮提升重2N的钩码20.10.11.20.10.2一、有用功、额外功和总功①直接用弹簧测力计提升重为2N的钩码做功W1=F1s1=2N×0.1m=0.2J

②用弹簧测力计和一个动滑轮提升2N的钩码做功

W2=F2

s2=1.2N×0.2m=0.24J做功方式拉力F/N物体升高的高度h/m拉力移动的距离s/m拉力做的功W/J直接用弹簧测力计提升重为2N的钩码20.10.1用弹簧测力计和一个动滑轮提升重2N的钩码1.20.10.2【分析论证】0.20.24③W2＞W1一、有用功、额外功和总功【实验结论】使用机械做功时，尽管它能给我们带来便利，但是，由于机械本身的自重以及摩擦等因素的影响，需要额外多做一些功。做功的方式拉力做的功W/J直接提升重为2N的钩码0.2用动滑轮提升重为2N的钩码0.24【实验评估】借助动滑轮所用的拉力做的功要多一些.一、有用功、额外功和总功（1）有用功：在图（a）所示实验中，直接用弹簧测力计提升钩码，其拉力克服钩码的重力做的功为有用功，用W有用表示。（2）总功：在图（b）所示实验中，弹簧测力计的拉力所做的功为总功，用W总表示。

（3）额外功：在借助动滑轮匀速提升钩码过程中，拉力不仅要做有用功，还须克服滑轮的重力及摩擦力等做功，这部分功为额外功，用W额外表示。2.有用功、额外功和总功一、有用功、额外功和总功有用功、额外功和总功的关系：W总=W有用+W额

从总功中减去额外功，是对我们有用的功，即有用功。因此，动力对机械所做的功总是大于机械所做的有用功。一、有用功、额外功和总功（4）想想议议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。一、有用功、额外功和总功动画讲解——《有用功和额外功》一、有用功、额外功和总功【例题1】如图所示，物体重180N，动滑轮重10N，小明用100N的拉力（方向不变）将物体匀速提升2m，则此过程中有用功是______J，额外功是____J，总功是_____J。40036040动滑轮提升重物所做的有用功为W有＝Gh＝180N×2m＝360J由图知有2段绳子拉着物体，拉力端移动距离s＝2h＝2×2m＝4m拉力所做的总功W总＝Fs＝100N×4m＝400J则额外功为

W额外＝W总-W有＝400J-360J＝40J一、有用功、额外功和总功【例题2】无人机应用广泛，现在无人机的很多钢材部件用密度更小的碳纤维替换，来减轻机身重量。如图所示，用碳纤维替换后的无人机与未替换前相比，将同一个快递包裹从地面运送到五楼，可以（）A．减少有用功 B．增大有用功C．减少额外功 D．增大总功C将同一个快递包裹从地面运送到五楼，克服无人机自重做的是额外功，用碳纤维替换后的无人机与未替换前相比，机身减轻了重力，所以，减少了额外功；克服包裹的重力做的功是有用功，与未替换前相比没有变化，即有用功不变；总功等于有用功和额外功之和，有用功不变，额外功减少，总功减少。故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。机械效率的大小二二、机械效率的大小问题人们希望在总功中有用功所占比例更大些，这就涉及机械效率问题。那么，什么是机械效率呢？二、机械效率的大小1.机械效率

二、机械效率的大小②机械效率只有大小，没有单位。③机械效率总小于1由于有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。机械效率通常用百分数表示。④机械效率的大小与省力情况无关机械效率的高低与机械省力多少无关，不要认为机械越省力其机械效率越高。二、机械效率的大小2.一些机械（机器）的机械效率瓦特蒸汽机的机械效率提高至6%~15%起重机的机械效率40%~50%皮带传动的机械效率90%~98%二、机械效率的大小汽油机的机械效率22～27%离心式水泵的机械效率60～80%喷气发动机的机械效率50～60%一些机械（机器）的机械效率二、机械效率的大小

想一想:一台起重机的机械效率是60%

，它表示什么意义？

二、机械效率的大小3.一些简单机械的机械效率（1）滑轮组的机械效率①滑轮组竖直提升物体如图，利用滑轮组把重力为G的物体提高h。F为动力，s为绳子自由端移动的距离，n为承担重物的绳子股数。

由公式可知：不计绳重与摩擦，当动滑轮的重力越小、物重越大时，机械效率越高。二、机械效率的大小

f摩擦力f摩擦力二、机械效率的大小大量的实验表明：滑轮组的机械效率跟物重、动滑轮重、绳重和摩擦有关；对同一个滑轮组来说物重越大，机械效率越高；在物重相同时，动滑轮重越小，机械效率越高；在物重相同时，机械摩擦和绳重越小，机械效率越高。二、机械效率的大小（2）斜面的机械效率如图所示，用力F沿斜面把重力为G的物体提高，h为斜面的高度，l为斜面的长度，f为物体与斜面间的摩擦力。

二、机械效率的大小（3）杠杆的机械效率如图所示，利用杠杆把重力为G的物体提高h，F为动力，s为动力作用点移动的距离。

二、机械效率的大小4.提高机械效率的方法影响因素分析改进措施（提高效率）同一机械，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越大.在机械承受的范围内，尽可能增加被提升物体的重力.有用功不变时，减小提升机械时做的额外功，可提高机械效率.机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低.改进机械结构，使其更合理、更轻巧.对机械按照技术规程经常保养，使机械处于良好的状态.被提升物体的重力机械自身的重力机械转动部件间的摩擦二、机械效率的大小【例题2】如图所示，工人用滑轮将45kg建筑材料沿竖直方向匀速提升3m，所用的拉力为250N。此滑轮的机械效率是多少？（g取10N/kg）二、机械效率的大小【分析】工人用滑轮提升建筑材料的过程中，有用功是不用滑轮直接把物体提升3m做的功；总功是拉力做的功，两者的比即为机械效率。【解】由题意，建筑材料的质量m=45kg，建筑材料提升的高度h=3m，拉力F=250N，工人用手拉起的实际绳长s=2h=6m。滑轮做的有用功为

W有用=Gh=mgh=45kg×10N/kg×3m=1350J拉力做的总功为W总=Fs=250N×6m=1500J

此滑轮的机械效率为

二、机械效率的大小

二、机械效率的大小【例题3】如图所示，用滑轮组竖直向上匀速提升重物，不计绳重和摩擦，下列措施能提高滑轮组机械效率的是（）A．适当增大重物上升的高度B．换用质量较小的动滑轮C．增大绳子自由端移动的距离D．增大绳子自由端的拉力B二、机械效率的大小所以选B.

ACD．用滑轮组竖直向上匀速提升重物时，有用功为W有用=G物h，不计绳重和摩擦，额外功为：W额=G动h，总功为W总=W有用+W额=G物h+

G动h则滑轮组的机械效率为由此可知，滑轮组机械效率的高低与重物上升的高度、增大绳子自由端移动的距离和增大绳子自由端的拉力无关，故ACD不符合题意；B．由以上分析可知，减小动滑轮的重力，可减小额外功，能提高滑轮组的机械效率，故B符合题意。

二、机械效率的大小【例题4】如图所示，斜面与水平地面夹角为30°，某快递员用500N的力，将重800N的货物沿斜面匀速推上车厢，斜面的机械效率为_____。不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用______________的方法可以提高斜面的机械效率。

80%

使接触面光滑

课堂总结三三、课堂总结（1）

有用功和额外功机械效率机械效率的影响因素机械效率三、课堂总结（2）作业解析四1．为了提高起重机的机械效率，你有哪些建议？四、作业解析为了提高起重机的机械效率，可以在确保钢丝绳与塔吊安全的情况下，增加货箱的重力；可以减小动滑轮的重力；给动滑轮转轴处加润滑油减小摩擦等。2.某建筑工人用大小为600N的拉力F，通过定滑轮将重500N的物体匀速提升2m。求：（1）这名建筑工人做的有用功；（2）这名建筑工人做的总功；（3）此定滑轮的机械效率。四、作业解析（1）建筑工人做的有用功

W有=Gh=500N×2m=1000J（2）使用定滑轮时，绳端移动的距离

s=h=2m

这名建筑工人做的总功

W总=Fs=600N×2m=1200J（3）定滑轮的机械效率

3.某人用100N的力，沿竖直方向将杠杆动力臂的端点压下2m，杠杆的另一端将320N的重物举高0.5m，则他做的有用功是多少？杠杆的机械效率是多少？四、作业解析克服重物重力做的功为有用功，故做的有用功W有=Gh=320N×0.5m=160J动力做的总功

W总=Fs=100N×2m=200J杠杆的机械效率

4.分析汲水装置桔槔工作时，机械做有用功、额外功和总功的情况，并分析主要的能量相互转化的情况。四、作业解析四、作业解析有用功是克服水的重力所做的功。额外功包括在操作过程中不得不做但并非直接用于提水的功，如克服机械摩擦、提升水桶本身的重力还有杠杆自身的重力产生的功。总功就是有用功与额外功的总和。能量转化：人的生物能转化为机械能，其中一部分通过杠杆传递，转化为水的势能；另一部分在克服摩擦时转化为内能；还有一部分用于提升水桶的势能。5.*工人用如图所示滑轮组将重200N的物体匀速提升3m，工人竖直向上的拉力为80N。求：（1）工人所做的有用功；（2）工人所做的总功；（3）此滑轮组的机械效率。四、作业解析（1）工人做的有用功为W有=Gh=200N×3m=600J（2）由图可知，承担物重绳子的股数为n=3，绳子自由端移动的距离为s=3×3m=9m工人做的总功为W总=Fs=80N×9m=720J（4）滑轮组的机械效率为

提升训练五五、提升训练1．用绳子将钩码提升至一定的高度，如图所示，此过程所做的有用功是（）

A．提升钩码所做的功B．克服摩擦力所做的功C．提高绳子所做的功D．克服动滑轮重力所做的功A

用绳子将钩码提升至一定的高度，此过程所做的有用功是提升钩码所做的功。所以选A。五、提升训练2．一台起重机将重3600N的货物提高4m，起重机做的有用功是多少如果额外功是9600J，总功是多少？机械效率是多少？起重机所做的额外功是由哪些因素引起的？

五、提升训练3.实验时，小芳用图所示的滑轮组，将重为8N的物体匀速提升0.5m。已知动滑轮的重为2N，不计绳重和摩擦，则（）A．拉力F为4N B．有用功为5JC．绳子自由端移动距离为1.5m D．该滑轮组的机械效率为80%D五、提升训练所以选D.

五、提升训练4.如图用同一滑轮组分别将两个不同的物体A和B匀速提升相同的高度，不计绳重和摩擦的影响，提升A的过程滑轮组的机械效率较大，则下列判断正确的是（）①A物体比B物体轻；②提升A的拉力较大；③提升A所做的额外功较少；④提升A做的有用功较多A．只有①③ B．只有②④C．只有②③ D．只有①④B五、提升训练

因为额外功相同，提升A物体时滑轮组的机械效率较大，所以提升A物体所做的有用功较大，由于提升物体高度一样，所以A物体较重，提升A