第十一章簡(jiǎn)單機(jī)械和功第五節(jié)機(jī)械效率江蘇鳳凰科學(xué)技術(shù)出版社九年級(jí)物理上冊(cè)

義務(wù)教育教科書從吃飯用的筷子到中國(guó)空間站使用的機(jī)械臂，機(jī)械已進(jìn)入人類生活的方方面面。機(jī)械無(wú)論多復(fù)雜，都是由簡(jiǎn)單機(jī)械組成的。人們?cè)趪@服于機(jī)械的神奇和人類智慧的偉大之余，不禁會(huì)問(wèn)：這些機(jī)械是依據(jù)什么原理工作的呢？1.說(shuō)明:ppt使用高質(zhì)量視頻，資源比較大，本ppt約70MB.………………………2.視頻資源：本ppt共有57張、3段視頻，可根據(jù)需要選擇點(diǎn)播.①視頻講解——《有用功與額外功》②視頻講解——《斜面及其機(jī)械效率》③課堂總結(jié)——《機(jī)械效率》………………………3.免責(zé)聲明：視頻版權(quán)歸原作者，如涉及版權(quán)問(wèn)題，請(qǐng)聯(lián)系刪除。4.追責(zé)聲明：課件版權(quán)歸本工作室，侵權(quán)必究。致老師、同學(xué)導(dǎo)入新課想一想：?生活中我們常常會(huì)遇到“效率”這個(gè)詞，例如學(xué)習(xí)效率、工作效率等，你知道它們的含義嗎？用機(jī)械幫助我們完成某項(xiàng)任務(wù)，也會(huì)涉及效率問(wèn)題，我們稱為“機(jī)械效率”，你知道它的物理含義嗎？導(dǎo)入新課

現(xiàn)在將一箱書搬上三樓，小明和小華分別提供了兩種方法：小明的方案是把所有的書一起搬上樓；小華的方案是先搬一部分書上樓，再搬剩下的部分。則用這兩種方案搬書的效率有什么不同?你搬的話，選用哪種方案？議一議1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，知道有用功、額外功和總功的概念及它們之間的關(guān)系。2.理解機(jī)械效率的概念，知道機(jī)械效率的計(jì)算公式，會(huì)計(jì)算簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率。3.能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測(cè)量簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率，知道簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.有用功、額外功和總功2.機(jī)械效率3.斜面及其應(yīng)用4.課堂總結(jié)

5.實(shí)踐與練習(xí)

6.綜合提升訓(xùn)練

學(xué)習(xí)內(nèi)容一、有用功、額外功和總功第5節(jié)機(jī)械效率一、有用功、額外功和總功1.再探動(dòng)滑輪【活動(dòng)目的】探究動(dòng)力拉繩所做的功與動(dòng)滑輪拉鉤碼所做的功之間的大小關(guān)系?！緶y(cè)量器材】彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺?！緦?shí)驗(yàn)步驟】（1）如圖所示，用彈簧測(cè)力計(jì)沿豎直方向勻速拉一個(gè)動(dòng)滑輪，使掛在它下面重為G的鉤碼緩緩上升。分別測(cè)量繩受到的拉力F、繩端移動(dòng)的距離s、鉤碼所受的重力G和鉤碼上升的高度h。Fhs一、有用功、額外功和總功（2）改變鉤碼的數(shù)量，重復(fù)上述步驟。（3）將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入自己設(shè)計(jì)的表格中。實(shí)驗(yàn)次數(shù)拉力F/N繩子移動(dòng)距離s/m鉤碼重力G/N鉤碼上升高度h/m拉力做功W拉/J動(dòng)滑輪對(duì)鉤碼做功W動(dòng)/J11.30.22.00.122.50.44.00.233.50.66.00.30.261.02.10.20.81.8一、有用功、額外功和總功【分析論證】手拉繩子所做的功和動(dòng)滑輪對(duì)物體所做的功相等嗎？若不相等，則哪一個(gè)大？你能找出其中的原因嗎？結(jié)論：不相等，手拉繩子所做的功多。原因是在提升鉤碼的過(guò)程中，不僅要克服鉤碼的重力做功，還要克服動(dòng)滑輪的重力、繩的重力及摩擦力做功。一、有用功、額外功和總功2.有用功、額外功和總功（1）有用功：將鉤碼提升一定的高度是我們的目的，所做的功叫做有用功，記為W有用。（2）額外功：在使用動(dòng)滑輪提升鉤碼時(shí)，除需克服摩擦力做功外，還要克服動(dòng)滑輪的重力做功，這兩部分功雖然并非我們所需要的，但又不得不做，叫作額外功，記為W額外。（3）總功：手拉繩所做的功叫作總功，記為W總?？偣Φ扔谟杏霉εc額外功之和：W總=W有+W額②額外功①有用功③總功一、有用功、額外功和總功?用水桶從井中提水的時(shí)候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是額外功？提水所做的功是有用功；提水桶所做的功是額外功。?如果桶掉到井里，從井里撈桶的時(shí)候，撈上的桶里帶了一些水，這種情況下哪部分是有用功，哪部分是額外功？提水桶所做的功是有用功；提水所做的功是額外功。（4）想想議議一、有用功、額外功和總功【例題1】如圖所示，物體重180N，動(dòng)滑輪重10N，小明用100N的拉力（方向不變）將物體勻速提升2m，則此過(guò)程中有用功是______J，額外功是____J，總功是_____J。40036040【解析】動(dòng)滑輪提升重物所做的有用功為W有＝Gh＝180N×2m＝360J由圖知有2段繩子拉著物體，拉力端移動(dòng)距離s＝2h＝2×2m＝4m拉力所做的總功W總＝Fs＝100N×4m＝400J則額外功為

W額外＝W總-W有＝400J-360J＝40J一、有用功、額外功和總功【例題2】無(wú)人機(jī)應(yīng)用廣泛，無(wú)人機(jī)的很多鋼材部件用密度更小的碳纖維替換，來(lái)減輕機(jī)身重量。如圖所示，用碳纖維替換后的無(wú)人機(jī)與未替換前相比，將同一個(gè)快遞包裹從地面運(yùn)送到五樓，可以（）A．減少有用功 B．增大有用功C．減少額外功 D．增大總功C【解析】將同一個(gè)快遞包裹從地面運(yùn)送到五樓，克服無(wú)人機(jī)自重做的是額外功，用碳纖維替換后的無(wú)人機(jī)與未替換前相比，機(jī)身減輕了重力，所以，減少了額外功；克服包裹的重力做的功是有用功，與未替換前相比沒(méi)有變化，即有用功不變；總功等于有用功和額外功之和，有用功不變，額外功減少，總功減少。故C符合題意，ABD不符合題意。故選C。

二、機(jī)械效率第5節(jié)機(jī)械效率二、機(jī)械效率1.機(jī)械效率

二、機(jī)械效率②機(jī)械效率只有大小，沒(méi)有單位。③機(jī)械效率總小于1由于有用功總小于總功，所以機(jī)械效率總小于1。機(jī)械效率通常用百分?jǐn)?shù)表示。④機(jī)械效率的大小與省力情況無(wú)關(guān)機(jī)械效率的高低與機(jī)械省力多少無(wú)關(guān)，不要認(rèn)為機(jī)械越省力其機(jī)械效率越高。二、機(jī)械效率

想一想:一臺(tái)起重機(jī)的機(jī)械效率是60%

??????，它表示什么意義？

（4）計(jì)算“再探動(dòng)滑輪活動(dòng)”中不同情況下動(dòng)滑輪的機(jī)械效率。機(jī)械效率

實(shí)驗(yàn)次數(shù)拉力F/N繩子移動(dòng)距離s/m鉤碼重力G/N鉤碼上升高度h/m拉力做功W拉/J動(dòng)滑輪對(duì)鉤碼做功W動(dòng)/J11.30.22.00.122.50.44.00.233.50.66.00.30.261.02.10.20.81.8二、機(jī)械效率二、機(jī)械效率2.一些機(jī)械（機(jī)器）的機(jī)械效率瓦特蒸汽機(jī)的機(jī)械效率提高至6%~15%起重機(jī)的機(jī)械效率40%~50%皮帶傳動(dòng)的機(jī)械效率90%~98%二、機(jī)械效率汽油機(jī)的機(jī)械效率22～27%離心式水泵的機(jī)械效率60～80%噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率50～60%一些機(jī)械（機(jī)器）的機(jī)械效率二、機(jī)械效率3.一些簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率（1）滑輪組的機(jī)械效率①滑輪組豎直提升物體如圖，利用滑輪組把重力為G的物體提高h(yuǎn)。F為動(dòng)力，s為繩子自由端移動(dòng)的距離，n為承擔(dān)重物的繩子股數(shù)。

由公式可知：不計(jì)繩重與摩擦，當(dāng)動(dòng)滑輪的重力越小、物重越大時(shí)，機(jī)械效率越高。二、機(jī)械效率

f摩擦力f摩擦力二、機(jī)械效率大量的實(shí)驗(yàn)表明：滑輪組的機(jī)械效率跟物重、動(dòng)滑輪重、繩重和摩擦有關(guān)；對(duì)同一個(gè)滑輪組來(lái)說(shuō)物重越大，機(jī)械效率越高；在物重相同時(shí)，動(dòng)滑輪重越小，機(jī)械效率越高；在物重相同時(shí)，機(jī)械摩擦和繩重越小，機(jī)械效率越高。二、機(jī)械效率（2）杠桿的機(jī)械效率如圖所示，利用杠桿把重力為G的物體提高h(yuǎn)，F(xiàn)為動(dòng)力，s為動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離。

第一，是減小額外功。方法有：保持良好的潤(rùn)滑、減小滑輪的輪與軸之間的摩擦、減小動(dòng)滑輪的自重等都能減小額外功，從而提高機(jī)械效率。第二，是增加有用功。當(dāng)額外功不變時(shí)，有用功越大，則機(jī)械效率越高。以滑輪組提升重物為例，當(dāng)動(dòng)滑輪重和摩擦不變時(shí)，提起的貨物越重，機(jī)械效率越高。

4.提高機(jī)械效率的方法二、機(jī)械效率總結(jié)：提高機(jī)械效率的方法影響因素分析改進(jìn)措施（提高效率）同一機(jī)械，被提升物體的重力越大，做的有用功越多，機(jī)械效率越大.在機(jī)械承受的范圍內(nèi)，盡可能增加被提升物體的重力.有用功不變時(shí)，減小提升機(jī)械時(shí)做的額外功，可提高機(jī)械效率.機(jī)械自身部件的摩擦力越大，機(jī)械效率越低.改進(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)，使其更合理、更輕巧.對(duì)機(jī)械按技術(shù)規(guī)程經(jīng)常保養(yǎng)，使之處于良好的狀態(tài).（1）被提升物體的重力（2）機(jī)械自身的重力（3）機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件間的摩擦二、機(jī)械效率二、機(jī)械效率【例題3】如圖所示，工人用滑輪將45kg建筑材料沿豎直方向勻速提升3m，所用的拉力為250N。此滑輪的機(jī)械效率是多少？（g取10N/kg）二、機(jī)械效率

二、機(jī)械效率

【討論】如果用上述滑輪勻速提起30kg的物體，那么機(jī)械效率還是90%嗎？同一機(jī)械的機(jī)械效率是否會(huì)發(fā)生變化？為什么？二、機(jī)械效率【例題4】如圖所示，用滑輪組豎直向上勻速提升重物，不計(jì)繩重和摩擦，下列措施能提高滑輪組機(jī)械效率的是（）A．適當(dāng)增大重物上升的高度B．換用質(zhì)量較小的動(dòng)滑輪C．增大繩子自由端移動(dòng)的距離D．增大繩子自由端的拉力B

二、機(jī)械效率二、機(jī)械效率【例題5】現(xiàn)在將一箱書搬上樓，小明和小華分別提供了兩種方法：小明的方案是把所有的書一起搬上樓；小華的方案是先搬一部分書上樓，再搬剩下的部分。用這兩種方案，搬書的機(jī)械效率有什么不同?你搬的話，選用哪種方案？小明的方案功率大，機(jī)械效率高。

三、斜面及其應(yīng)用第5節(jié)機(jī)械效率三、斜面及其應(yīng)用1.斜面及其特點(diǎn)欲將重物從地面移到高臺(tái)上，可以在地面和高臺(tái)間架一塊長(zhǎng)木板，沿斜面將重物拉到高臺(tái)上，如圖所示。這里的斜面就是一種省力的簡(jiǎn)單機(jī)械。使用斜面時(shí)可以省力，但要費(fèi)距離。由于物體在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到摩擦力，要做額外功，因而斜面的機(jī)械效率小于100%。三、斜面及其應(yīng)用2.斜面的機(jī)械效率如圖所示，用力F沿斜面把重力為G的物體提高，h為斜面的高度，l為斜面的長(zhǎng)度，f為物體與斜面間的摩擦力。

3.斜面的應(yīng)用斜而在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。如圖（a）所示，在一些建筑物的入口處設(shè)置了供輪椅上下的斜坡，將輪椅沿著這種斜坡推上去比直接提上去要省力，這體現(xiàn)了社會(huì)對(duì)殘疾人的關(guān)懷。如圖（b）所示，高山上的公路修得彎彎曲曲，宛如盤龍，也是利用了同樣的道理。（a）供輪椅通行的斜坡（右側(cè)）（b）盤山公路三、斜面及其應(yīng)用【例題6】如圖所示，斜面與水平地面夾角為30°，某快遞員用500N的力，將重800N的貨物沿斜面勻速推上車廂，斜面的機(jī)械效率為_____。不改變斜面與地面夾角和貨物質(zhì)量，采用______________的方法可以提高斜面的機(jī)械效率。80%

使接觸面光滑

三、斜面及其應(yīng)用

三、課堂總結(jié)第4節(jié)功率課堂總結(jié)（1）

有用功額外功與總功機(jī)械效率提高機(jī)械效率機(jī)械效率斜面與應(yīng)用五、實(shí)踐與練習(xí)第5節(jié)機(jī)械效率實(shí)踐與練習(xí)1.某人用定滑輪將質(zhì)量為20kg的物體勻速提升2m，所用的拉力為220N。求此過(guò)程中人做的有用功、總功和定滑輪的機(jī)械效率（g取10N/kg）。

實(shí)踐與練習(xí)

2.用某杠桿將質(zhì)量為18kg的物體勻速提升50cm，若此時(shí)杠桿的機(jī)械效率為90%，則提升該物體需要做的總功是多少（g取10N/kg）?實(shí)踐與練習(xí)3.如圖所示是塔式起重機(jī)上的一種滑輪組。已知在勻速吊起600kg的物體時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率是80%，使物體上升5m，所做的有用功是多少?所做的總功是多少?（g取10N/kg）

六、綜合提升訓(xùn)練第5節(jié)機(jī)械效率綜合提升訓(xùn)練【解析】用繩子將鉤碼提升至一定的高度，此過(guò)程所做的有用功是提升鉤碼所做的功。故選A。1．用繩子將鉤碼提升至一定的高度，如圖所示，此過(guò)程所做的有用功是（）A．提升鉤碼所做的功B．克服摩擦力所做的功C．提高繩子所做的功D．克服動(dòng)滑輪重力所做的功A

綜合提升訓(xùn)練2．下列辦法中，能提高如圖滑輪組機(jī)械效率的是（）A．增大摩擦B．增大定滑輪重力C．增大動(dòng)滑輪重力D．增大被提升物體重力D

A．增大摩擦，會(huì)增大額外功在總功所占比值，使機(jī)械效率降低，故A不符合題意；B．增大定滑輪重力，不會(huì)改變額外功和有用功，即機(jī)械效率不變，故B不符合題意；C．增大動(dòng)滑輪重力，會(huì)增大額外功在總功所占比值，使機(jī)械效率降低，故C不符合題意；D．增大被提升物體重力，增大有用功在總功所占比值，使機(jī)械效率增大，故D符合題意。所以選D.【解析】綜合提升訓(xùn)練3.實(shí)驗(yàn)時(shí)，小芳用圖所示的滑輪組，將重為8N的物體勻速提升0.5m。已知?jiǎng)踊喌闹貫?N，不計(jì)繩重和摩擦，則（）A．拉力F為4N B．有用功為5JC．繩子自由端移動(dòng)距離為1.5m D．該滑輪組的機(jī)械效率為80%D

綜合提升訓(xùn)練綜合提升訓(xùn)練

4.如圖所示的斜面高為h=2m，長(zhǎng)為L(zhǎng)=5m，現(xiàn)用平行于斜面的拉力F=200N，將一個(gè)G=400N的重物從斜面底端勻速拉到斜面頂端，拉力做的總功是______，斜面的機(jī)械效率是______。1000J80%綜合提升訓(xùn)練5.如圖用同一滑輪組分別將兩個(gè)不同的物體A和B勻速提升相