九年级物理机械效率
[学习目标]
1、明确机械效率是描述做功效率的物理量。
2、掌握机械效率的概念，会计算某种简单机械的机械效率。
3、能设计实验，测定某种简单机械的机械效率。
4、知道提高机械效率的实际意义和方法，有合理改进机械、提高效率的意识，增强将科学服务于人类的责任感。
[学习过程]
预习：
1、如图所示：一水桶重2N，里面装有6N的水，现
用F=8N的力将它从20m深的井中提到地面，求拉力
所做的功？克服水桶重力所做的功？克服水的重力
所做的功？
2、在上题中小明一共做了多少J的功？其中对他来说有用的功做了多少J？对他
来说没有用但又不得不做的功是多少J？
3、对我们来说有用的功成为有用功，对我们来说没有用但有不得不做的功叫做额
外功，人（发动机）所做的功叫总功，总功（W总）、有用功（W有用），额外功（W额外）之间的关系是：。
4、叫做机械效率。
5、机械效率的计算公式：机械效率= 用符号表示：η= 。
6、任何机械的机械效率总 100℅。（大于、小于、等于）。
二、新课讲解
1、对于机械效率的理解：
例：在生产和生活中经常使用各种机械，关于机械的下列说法，正确的是
A．使用机械可以省力、省距离，也可以省功
B．使用机械可以省力或省距离，但不能省功
C．机械做功越快，机械效率越高
D．机械做功越多，机械效率越高
2、对于总功、有用功的理解：（一般情况下人的拉力所做的功为总功）
1.1为了将提升物体的高度时：有用功就是克服物体重力所做的功既：W有用
=G h
例题：如图所示，建筑工人用滑轮组提升重为200N的泥桶，所用的拉力为80N，若工人在5S，内将泥桶匀速向上提升2m，滑轮组的机械效率为多少？
1.2为了水平拉动物体时：有用功是克服摩擦力所做的功既W有用= fS.
例：小明利用如图所示的装置沿水平方向匀速拉动一个重2000Ｎ的物体A时,A 受到地面的摩擦力为６００Ｎ，作用在绳端的拉力为
２５０Ｎ，当物体A移动10m时，该装置的机械效率
第23题图
是多少？
3、探究滑轮组的机械效率：
探究滑轮组机械效率时需要的器材有：滑轮组、重物、、。
需要测量的物理量有：、、、。
测量时弹簧测力计应沿方向拉动。
思考如果没有刻度尺能否测出滑轮组的机械效率：
例：某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如下图
物理量 1 2 3
钩码重G(N) 4 4 6
钩码上升高度
0.1 0.1 0.1
h(m)
绳端拉力F(N) 1.8 1.4 2.4
0.3 0.5 0.3
绳端移动距离
S(m)
机械效率η74%
(1)通过表中数据可分析出实验1是用_____图做的实验，实验2是用______图做的
实验，请将表中空白处填上恰当的数据。
(2)通过实验1和实验2的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率___________
(3)比较实验1和实验3可得正确结论：使用同一滑轮组，_________________，可以提高滑轮组的机械效率．
学（教）后感
吴老师物理辅导功和机械效率经典题集 1．（四川雅安）如图6所示，定滑轮重2N ，动滑轮重1N 。物体A 在拉力F 的作用下，1s 内将重为8N 的物体A 沿竖直方向匀速提高了0.2m 。如果不计绳重和摩擦，则以下计算结果正确的是 A ．绳子自由端移动速度为0.6m/s B ．滑轮组的机械效率为80% C ．拉力F 的功率为1.8W D ．拉力F 的大小为3n 2．（包头市）用图6所示的滑轮组将重10N 的物体匀速提升0．1m ，所用时间为２s ，作用在绳子末端的拉力F 为６Ｎ（不计绳重和绳与滑轮间的磨擦），下列计算结果正确的是（ ） Ａ．所做的有用功为１Ｊ Ｂ．动滑轮自重０．２Ｎ Ｃ．拉力Ｆ做功的功率为０．３Ｗ Ｄ．该滑轮组的机械效率为８３．３％ 3．（浙江绍兴）如图甲所示，水平地面上的一物体，受到方向不变的水平推力F 的作用，F 的大小与时间t 的关系和物体速度v 与时间t 的关系如图乙所示。则第2秒末 时，物体处于__________状态，第6秒末到第9秒末，推力F 做功是_________焦耳。 4．（四川遂宁）某实验小组在“测定滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示，第1、2、3次实验装置分别如图10中的甲、乙、丙所示。 (1)比较第1次实验和第2次实验，可得结论：使用同样的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率 。 (2)填写实验3中的机械效率，比较第2次实验和第3次实验，可得结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮 次数 钩码重 G/N 钩码上升 高度h/m 有用功 W 有/J 测力计 拉力F/N 测力计移动 距离S/m 总功 W 总/J 机械 效率η 1 2 0.1 0.2 0.9 0.3 0.27 74.1% 2 4 0.1 0.4 1.6 0. 3 0.48 83.3% 3 4 0.1 0.4 1.1 0.5 0.55 F 图6
有用功对人们有用的功叫有用功(即: 不用任何机械时所必须做的功) 额外功对人们无用但不得不做的功叫额外功 总功有用功和额外功之和叫总功. 机械效率 ①有用功跟总功的比值叫机械效率. ②通常用机械效率来表示有用功占总功的百分比, 用η表示, 表达式100% W W η=? 有 总 . ③由于有用功总小于总功, 所以机械效率总小于 1. 只有理想机械, 在0 W 额 ＝时, 1 η=. 机械效率η是小于1的数, 没有单位. 机械效率越高, 做功性能越好. 模块一机械效率的基本概念 知识互联网 知识导航 机械效率 选择哪种方式运送 沙子更省功呢? 拎上去 还是使用机械? 用铁桶 还是轻质布袋?
【例1】 (多选) 下面关于功、功率、机械效率说法正确的是 ( ) A. 功率大的机械做功一定快 B. 功率大的机械做功一定多 C. 机械做功少, 功率一定小, 机械效率一定低 D. 有用功一定时, 额外功少的机械, 机械效率一定高 【答案】 A D 【例2】 如图所示(不计绳重与摩擦, 且动滑轮重G 动小于物重G ), 用它 们分别将质量相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度, 所用的拉力分别为F 甲、F 乙, 它们的机械效率分别为η甲、η乙. 则下列关系正确的是 ( ) A. F 甲＜F 乙 B. F 甲＞F 乙 C. η甲＜η乙 D. η甲=η乙 【答案】 B 【解析】 F 甲=G , F 乙＜G , 故A 错误, B 正确; 不计绳重与摩擦, 所以使用定滑轮时没有额外功, 而 使用动滑轮时, 要对动滑轮本身做额外功, 故η甲＞η乙. 故选B. 【例3】 如图所示, 一物体重为180N, 小明用定滑轮将该物体匀速提高2m. 所 用拉力为200N. 此过程中, 小明做的有用功是 J, 总功为 J, 额外功为 J, 定滑轮的机械效率是 . 【答案】 360; 400; 40; 90% 【例4】 如图所示, 建筑工人用250N 的拉力沿竖直方向匀速拉起400N 的重物, 重物上升4m 所用时间为25s , 此过程中拉力做的功为 J, 拉力的功率为 , 滑轮的机械效率是________. 【答案】 2000; 80W; 80% 【解析】 拉力的总功==2=250N 24m 2000J W Fs F h ???=总 拉力功率为总功功率2000J 80W 25s W P t ===总 机械的效率400N 4m 100%80%250N 8m W Gh W Fs η?= = =?=?有用总 . 夯实基础
杠杆与滑轮 教学目的: 1、巩固杠杆五要素，掌握杠杆平衡条件 2、定滑轮、动滑轮的特点 教学难点：1、运用杠杆平衡条件进行相关的计算 2、理解吊起动滑轮的绳n的物理意义 知识点总结： 1、杠杆五要素：①支点：杠杆绕着转动的点②动力：使杠杆转动的力③阻力：阻碍杠杆转动的力④动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离 2、杠杆平衡条件(杠杆平衡原理)：动力×动力臂=阻力×阻力臂，用代数式表示为F1·L1=F2·L2。式中，F1表示动力，L1表示动力臂，F2表示阻力，L2表示阻力臂。 3、定滑轮：工作时，中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮。（实质是等臂杠杆） 特点：不能省力，但能改变力方向 动滑轮：工作时，轴随中午一起移动的滑轮叫动滑轮。 （实质是个动力臂为阻力臂二倍的杠杆） 特点：可以省力，但不改变力的方向 滑轮组：由若干个定滑轮和动滑轮组合在一起 典型例题解析
杠杆与滑轮： 例1：如图1—6—1（a ）所示的杠杆重；不计，O 为支点，AO ＝0.2m ，当在A 点悬吊一重6N 的物体，绳子的拉力F ＝3N 时，杠杆在水平位置平衡，在图中画出拉力矿的力臂l 2，力臂l 2为________m ． （a ） ` （b ） 图1—6—1 如图1—6—1（b ），画出杠杆OAB 示意图，找到支点O ，BC 为力的作用线，画出力臂l 2． 根据杠杆的平衡条件：G ·OA ＝Fl 2 代入数值：6N ×0.2m ＝3N ×l 2 l 2＝2×0.2 m ＝0.4 m 答案 力臂l 2如图1—6—1（b ），l 2为0.4m 例2：杠杆OA 在力F A 、FB 的作用下保持水平静止状态，如图1—6—5（a ）．杠杆的自重不计，O 为杠杆的支点，FB 的方向与OA 垂直，则下列关系式中一定正确的是 （ ） A ．F A ·OA ＝F B ·OB B ．F A ·OA ＜F B ·OB C ． B A F F ＝OB OA D ．F A ＞OA OB F B （a ） （b ） 图1—6—2
力学考点（13）功和功率和机械效率 考点解读：功、功率和机械效率的内容是力学知识的综合体现，在中考试题中出现率极高，即使学习中的重点内容，又是学习中的难点，属于中考中的拉分题目。需注意在理解其物理概念的基础上，通过多做些练习，方能达到熟能生巧。 例题解析： 例1、(★)()如图所示的四种情景中，人对物体做功的是（ ） 例2、 (★★★)(海门)如图所示，在粗糙程度相同的表面上，用大小相等的拉力F ，沿不同的方向拉物体运动相同的路程s ，则下列关于拉力做功的判断中正确的是（ ） (A) 乙图中的拉力做功最少 (B) 甲图中的拉力做功最少 (C) 甲、乙、丙三种情况下拉力做功一样多 (D) 丙图中的拉力做功最多 例3、(★★★★★)(卷)如图所示，小民利用滑轮组先后竖直向上匀速提升物体A 和物体B 。当提升物体A 时，滑轮组的机械效率为75%，为F 1；当提升物体B 时，小民对地面的 压力为F 2。已知小民的质量为65kg ，物体A 的质量为90kg ，物体B 的质量为50kg 。 假设在拉绳子的过程中，小民对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同 一直线上，不计绳重和摩擦。则F 2:F 1= ________ 。 ; 例4、(★★★★)(广东汕头)一质量为3000kg 的汽车沿着长为5.4km 的盘山 公路匀速行驶,当它从山脚行驶到高为0.5km 的山项时，耗时15min,汽车发动机 牵引力为4000N.求，(1)汽车的行驶速度;(2)汽车发动机牵引力做的功;(3) 汽车 发动机牵引力的功率. 解析：(1)汽车的行驶速度v=s/t=5.4×103m/(15×60s)=6m/s ；(2)汽车发动 机牵引力做的功W=FS=4000N ×5.4×103m=2.16×107J; (3) 汽车发动机牵引力的 功率P=W/t=2.16×107J/(15×60s)= 2.4×104w. 经典试题： 1、(★)()下列关于力做功的说法，正确的是（ ） (A) 汽车在水平公路上匀速行驶，汽车所受重力对汽车有做功 (B) 人提着箱子站在地面不动，手的拉力对箱子没有做功 (C) 过山车向下运动过程中，车上乘客所受重力对乘客没有做功 (D) 人把箱子从二楼提到三楼，手的拉力对箱子没有做功 2、(★)(06福建福州) 如图所示描述的力，有对物体做功的是（ ） 熊猫用力举着杠铃不动 用力拉绳匀速提升重物 用力搬石头没搬动 用力提着水桶沿水平方向移动 例1图 例3图
八年级物理·下新课标[人] 第3节机械效率 导入一: 小明家最近买了一处新楼房,家在三楼.想把洗手间、厨房装修一下,需把沙子运到三楼.请同学们根据需要,选择器械帮助小明家解决这个问题,看看哪个小组选的办法最好? 请学生发表自己的见解,提出各种方案.并对各种方案进行讨论,比较优缺点. [设计意图]创设真实的情景,容易激发学生兴趣,顺利进入教学. 如图所示的三种方法仅供参考:第1种是人直接提着沙子上楼;第2种是把沙子放进桶里,人通过动滑轮把沙子拉上楼;第3种是把沙子放进质量较小的袋子里,人通过动滑轮把沙子拉上楼. 经过讨论明确第一种方法太不方便.第三种方法最好,因为它比第二种方法用的力小.提升相同高度做的功少. [设计意图]通过讨论,为下面学习有用功与额外功做好铺垫. 导入二: 创设情境,引入课题 提出问题:直接提升物体做功,与使用机械提升物体做功相同吗? 实验演示: 结论: 推论:使用任何机械都不省功. 引出新课:机械效率.
一、有用功和额外功 结合用动滑轮提升沙子,请同学们观看提沙子过程的视频.思考: 1.在把沙子从一楼运上三楼的过程中,每种方法中各对哪些物体做了功? 2.无论采取哪种方法都必须做的功是对什么做的功? 3.在几种不同的方法中不愿做但又不得不做的功分别是什么? 学生进一步思考并回答. 板书:一般来说,机械对外所做的功为有用功,机械克服自身部件的重力和摩擦力所做的功为额外功,动力对机械所做的功为总功. 总功等于有用功与额外功之和. 指出:前面实验中,第三种方法最好,因为第三种方法做的额外功最少,总功最少. 讨论:不使用机械直接提升物体做的功,与使用机械提升物体做的功一样吗?(手拉绳做的功与动滑轮对沙子做的功相等吗?)怎样探究这个问题? 1.设计实验方案:用手通过一个弹簧测力计拉一个动滑轮,沿竖直方向匀速缓慢提起重为G的钩码. 2.为了探究上述问题需要测量的物理量是:手对绳的拉力F、手移动的距离s、钩码的重力G、钩码上升的高度h. 3.改变钩码的数量,重复上述测量. 4.设计表格,将实验数据填入表中. [设计意图]进一步理解有用功和额外功,并会测量有用功和总功. 5.分析实验数据: (1)手拉绳所做的功与动滑轮拉钩码所做的功是否相等? (2)哪一个做的功多一些? (3)你认为产生这一现象的原因是什么? 6.结论: (1)不相等; (2)手拉绳做的功多; (3)有摩擦,在提起重物时还要提起动滑轮. [知识拓展]有用功和总功的区别: 有用功是人们为了达到目的,无论采用哪种方法都必须做的功,例如:在提升物体时,无论是使用定滑轮、动滑轮,还是杠杆,对物体竖直向上的拉力与物体在竖直方向上移动的距离的乘积就是有用功,在使用机械做功时,有用功等于机械对物体所做的功,即等于不用机械而直接用手所做的功.一般情况下,人们做功有两
中考物理机械效率汇编 1．用图6所示的滑轮组提升重物，已知物体重为200N ，人用125N 的拉力向下拉动绳子，5s 内可使物体匀速上升2m 求： （1）拉力所做的功和拉力的功率； （2）滑轮组的机械效率． 2．如图所示为一起重机，工作电压为380伏。当起重机吊起500千克重物以1米/秒速度匀速上升20米时，工作电流是18安；当起重臂水平旋转，带动重物在8秒内移动16米时，工作电流是5安。 (1) 如果起重臂加长，那么平衡块质量应该________(填“增加”或“减小”)。 (2) (2)请计算在整个过程中，起重机钢绳对重物所做的功和起重机将电能转化成机械能的效率(保留小数到0.1％)。 3．如图所示，工人用滑轮组提升重240N 的物体，所用的拉力为150N ， 物体在5s 内匀速上升lm ．求： (1)有用功； (2)滑轮组的机械效率； (3)拉力的功率． 5. 如图22所示装置 ，绳重及摩擦不计。装卸工人将重为800N 的货物提至高处，人对绳的拉力F 1为500N ，货物在1min 内匀速上升了5m 。 （1）请在图上画出绳子的绕法；（2）求滑轮组的机械效率；（3）如果重物是600N ，要把重物提升5m ，求拉力做的功。 6．工人用如图所示的滑轮组提升重物，在10s 内将240N 的物体匀速提升2m ，已知工人的拉力为100N 不计绳重与摩擦阻力，求：（1）工人做功的功率；（2）滑轮组的机械效率；（3）如果用此滑轮组匀速提升300N 的重物，拉力应为多大？ 图22
7、 我省出现了百年不遇的特大旱灾，某校为保障师生的生活用水，紧急调来一台功率为15kw 的抽水机， 把水抽到距水面10m 高的蓄水池中，抽水机30分钟刚好将容积为18m 3的蓄水池抽满，求：（1）抽水机对水做的功；（2）抽水机的效率；（3）同学们，水是生命之源，请你写出日常生活中的两项节水措施。 8. 在场馆和楼房建设工地上，“塔吊”是常见的一种起重设备，如图19所示是“塔吊”的示意图.假设某塔吊配置的电动机铭牌上标有：额定电压380V ， 额定功率38kW ，线圈电阻0.4Ω．在一次吊起重物时，电动机正常工作20s ，把重物吊起20m ．求： （1）该电动机在这次吊起重物的过程中消耗的电能．（2）电动机工作过程中，线圈产生的热量．（3）在该起重设备中，如果这次吊起重物的机械效率为80%，则被吊重物的质量为多少t ？ 9. 为了给蓄水塔抽水，新买了一单相螺杆自吸泵，其铭牌上的部分参数如下表：(吸程是指水泵到水面的 距离；扬程是指水能被抽到的最高点到水面的距离) (1)该铭牌中有一个参数是明显错误的，请你指出来，并通过计算加以说明. (2)该水泵连续正常抽水1h ，把水抽高了50m ，水泵对水做了多少功？此 时水泵的效率是多少？ (g 取10N/kg) 10．如图所示，小明同学用动滑轮提升900N 的木箱，木箱以0．5m ／s 的速度匀速上升2m ，所用拉力F 的大小为500N(不计绳重和摩擦)． (1)拉力F 做功的功率是多少?(2)动滑轮的机械效率是多少? 11．滑轮组在建筑中应用广泛，如图15所示为建筑工人自制的滑轮组。某工人用此滑轮组将质量为90kg 的重物提高5m ，所用的拉力是600N 。求： （1）该重物受到的重力； （2）工人通过滑轮组所做的有用功； （3）工人做的总功； （4）滑轮组的机械效率。 12．如图所示，工人师傅用一个定滑轮和动滑轮组成滑轮组，把重为500N 的箱 子匀速提升5m ，动滑轮的质量为8kg ，不计绳重和摩擦，取g=10N/kg ． 图15 题24图
一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题 1．如图所示，甲乙两个滑轮组，其中每个大小相同的滑轮质量相同，用它们分别将相同的重物提高到相同的高度，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ） A ．两滑轮组绳自由端拉力相等 B ．两滑轮组机械效率相等 C ．乙滑轮组的额外功多 D ．甲滑轮组绳自由端移动的距离多 【答案】C 【解析】 【详解】 A ．由图可知，3n =甲，n 乙 =4，不计绳重和摩擦，则 ()113F G G = +动， ()21 24 F G G =+动 两滑轮组绳自由端拉力不相等，故A 错误； B ．不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率 G G G η= +甲动， 2G G G η=+乙动 两滑轮组机械效率不相等，故B 错误； C ．两滑轮组的额外功 W G h =甲额动；2W G h =乙额动 故乙滑轮组的额外功多，故C 正确； D ．两滑轮组绳自由端移动的距离 3s h =甲 ，4s h =乙 则乙滑轮组绳自由端移动的距离多，故D 错误； 故选C 。 2．用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每件货物重100N ，每次运送的量不定，图乙是记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图像，则动滑轮重为_____________N ，当某次运送3件货物时，绳子的拉力F 是_______ N ，滑轮组的机械效率为_________；经过分析，发现使用同一滑轮组，_________ ，可以提高滑轮组的机械效率（不考虑绳重和摩擦） 。
【答案】100 200 75% 增加物重 【解析】 【详解】 [1]由图乙可知，运送一件货物的重力为100N时，滑轮组的机械效率是50%，不计绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率 η= 100N ==50% 100N+ W W Gh G W W W Gh G h G G G === +++ 有有 总有额动动动 G动=100N [2]由图可知， n=2则运送3件货物时绳子的拉力 F=1 2 (G总+G动)= 1 2 (3×100N+100N)=200N [3]不计绳重和摩擦，此时滑轮组的机械效率 η′= 3100N == 3100N+100N W W G h G W W W G h G h G G ? === +++? 有有总总 总有额总动总动 75% [4]由以上计算可知，使用同一滑轮组，增加物重，可以提高滑轮组的机械效率。 3．如图所示，用一动滑轮拉一物体A以0.5m/s的速度在水平面上作匀速直线运动，物体A重为20N，受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，水平拉力为2.5N，则在2s内拉力做的功是________J，滑轮的机械效率是________（不计滑轮重力）． 【答案】5 80% 【解析】 【分析】 【详解】 物体2s移动的距离：s=vt=0.5m/s×2s=1m， ∵使用的是动滑轮， ∴拉力移动的距离：s′=2s=2×1m=2m， 拉力做功：W=Fs′=2.5N×2m=5J；
《机械效率》教学设计 一、教学目标 1.理解有用功、额外功、总功及三者之间的关系;理解机械效率的定义和公式，能够利用公式进行有关计算。 2.通过观察和实验认识有用功、额外功和总功; 通过参与探究斜面机械效率的活动，学习拟订简单的科学探究计划和实验方案。 3.本节课注重与生活的联系;关注生产、生活中各种机械的机械效率，具有用机械效率来评价机械的意识，从而增强将科学服务于人类的责任感。 二、教学重、难点 1.有用功、额外功、总功的意义及三者之间的关系;机械效率的概念。 2.影响机械效率大小的因素。 三、教学过程 环节一：导入新课 【创设情境】 教师出示一张图片。提出问题：生活中听过关于效率的词语，学生能够回答出：工作效率，学习效率等。根据学生回答引出课题《机械效率》。 环节二：新课讲授 【生成概念】 1.组织学生完成书中“使用动滑轮是否省功”这一实验。 提出问题：学生猜想定滑轮和动滑轮拉同一物体到同一高度做的功是否相同。 实验： (1)让一位同学到讲台上，一位同学用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，并计算拉力所做的功。
(2)再让另一位同学到讲台上，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，在做这个演示实验之前，提问两次拉力做的功是否相同，然后开始实验，再次计算拉力所做的功。 提问，两次实验中拉力做的功为什么不同?提问后总结：尽管使用动滑轮会省力，但由于滑轮本身所受的重力所受的重力以及摩擦等因素的影响，所以通过动滑轮拉动钩码，拉力做的功要多一些。 环节三：巩固提高 【深化理解】 学完本节课的新内容之后，让学生小组讨论，机械效率是否能够达到100%。 通过总结学生回答得到机械效率不能达到100%。 环节四：小结作业 小结：教师提问学生回答的方式进行总结，梳理本节课知识点。 作业：如何提高生活中常见机械的工作效率。 四、板书设计
效率与机械效率 教学准备 物理方面： 对能量的认识，对一般工具的认识。 数学方面： 基本的四则运算能力。 教学目标 行为目标： ①效率具体指的是什么物理现象。 ②正确认识整个做功过程中因做功所产生的各种能量。 认知目标： 理解工具在机械效率中的作用。 教学重难点 重点： 对效率（机械效率）的认识与理解。 难点： 对机械效率中公式的运用。 考情分析 效率一定会出现在大型综合性考试中，一般在4分左右，就知识面而言，不会陷入太多的困难，更多的是结合生活现象对此的理解。 1 效率与工具 1.1工具 随着社会科学技术的发展，人们的劳动技术也在不断被改善，而用来劳动的工具随着实际生产生活问题也在不断被改善。而评价工具使用价值，主要引用“机械效率”这 教师寄语：其文有色，艳于西子；其书有华，秀于百卉！ 1
教师寄语：其文有色，艳于西子；其书有华，秀于百卉！ 1 一词。 在初中阶段，常见的工具主要有“斜面”、“杠杆”、“滑轮”、“热机”、“家用电器”等，在人们使用工具的过程中，就会伴随着能量的转换，能量的转换效果，一般用“效率”这一物理名词来描述。这也是我们要掌握的内容。 因此，“效率”也可以概括为能量的转换过程。 1.2工具做功中的能量 有用功 使用机械时，人们最终需要的能量，一般指工具的主要作用所产生的能量，用“W 有 用 ”表示。 额外功 使用机械时，对人们没有用但又不得不做的功。一般用“W 额外”表示。 总功 有用功和额外功之和时总功做的功，叫做总功，用“W 总”表示。即满足： W 总=W 有用+W 额外 eg ： 实际生活类： 如图所示，是家用电动机，该电动机主要产生转动的能量，这种能量就是有功的能量，称之为“有用功”。而电动机本身会因为其材料的性质，在其通电的情况下产生不可避免的热量，这部分热量被称为“额外功（无用功）”。电动机因为其工作而消耗的电能，就是“总功”。 图 1 电动机 题目类 如图所示，一个人用滑轮组匀速提升重物A 的过程，其中人的拉力做的功为总功；重物A 在上升过程中，本身重力做的功，为有用功；在该过程中，动滑轮并不是我们想提起的物体，但它在整个过程中，是不得不被提起的，因此动滑轮重力做的功为无用功（额外功）。
初三物理机械效率 1．用图6所示的滑轮组提升重物，已知物体重为200N，人用125N的拉 力向下拉动绳子，5s内可使物体匀速上升2m求： （1）拉力所做的功和拉力的功率； （2）滑轮组的机械效率． 2．如图所示为一款塔式起重机，工作电压为380伏。当起重机吊起500千克重物以1米/秒速度匀速上升20米时，工作电流是18安；当起重臂水平旋转，带动重物在8秒内移动16米时，工作电流是5安。 (1)如果起重臂加长，那么平衡块质量应该________(填“增加”或“减小”)。 (2)请计算在整个过程中，起重机钢绳对重物所做的 功和起重机将电能转化成机械能的效率(保留小数到 0.1％)。 3．（2010南京）(6分)如图所示，工人用滑轮组提升重240N的物体，所用的拉力为150N，物体在5s内匀速上升lm．求： (1)有用功； (2)滑轮组的机械效率； (3)拉力的功率．
4．随着社会的发 展，人们生活水平 的提高，人们的住 房条件也得到了 很大的改善．小明 家最近购置了一 套新房，为了帮助 爸爸将重600N的 装修材料运送到 6m高的楼上，小明利用物理课上学过的滑轮组，设计了如图20甲所示的材料搬运方案(其中每个滑轮重30N，绳子足够长，所能承受的最大拉力为250N，不计绳重及摩擦)． (1)计算说明绳子的拉力是否超过绳子的最大承受力? (2)小明爸爸观察了该装置后，他想如果将该装置的滑轮位置颠倒(图20乙)是否会更省力一些，请你按照小明爸爸的想法，用笔画线在乙图绕上绳子并说明小明爸爸的想法是否正确． (3)求两种方案的机械效率之比? (4)综合分析评估两个方案，你认为哪个方案更好一些?说明理由． 5. （2010德州）如图22所示装置，绳重及摩擦不计。装卸工人将重为800N的货物提至高处，人对绳的拉力F1为500N，货物在1min内匀速上升了5m。 （1）请在图上画出绳子的绕法； （2）求滑轮组的机械效率； （3）如果重物是600N，要把重物提升5m，求拉力做的功。 G 图22
初中物理《机械效率》教案 一、教学目标 1.理解有用功、额外功、总功及三者之间的关系;理解机械效率的定义和公式，能够利用公式进行有关计算。 2.通过观察和实验认识有用功、额外功和总功;通过参与探究斜面机械效率的活动，学习拟订简单的科学探究计划和实验方案。 3.本节课注重与生活的联系;关注生产、生活中各种机械的机械效率，具有用机械效率来评价机械的意识，从而增强将科学服务于人类的责任感。 二、教学重、难点 1.有用功、额外功、总功的意义及三者之间的关系;机械效率的概念。 2.影响机械效率大小的因素。 三、教学过程 环节一：导入新课 【创设情境】 教师出示一张图片。提出问题：生活中听过关于效率的词语，学生能够回答出：工作效率，学习效率等。根据学生回答引出课题《机械效率》。 环节二：新课讲授 【生成概念】 1.组织学生完成书中“使用动滑轮是否省功”这一实验。 提出问题：学生猜想定滑轮和动滑轮拉同一物体到同一高度做的功是否相同。
实验：(1)让一位同学到讲台上，一位同学用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，并计算拉力所做的功。 (2)再让另一位同学到讲台上，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，在做这个演示实验之前，提问两次拉力做的功是否相同，然后开始实验，再次计算拉力所做的功。 提问，两次实验中拉力做的功为什么不同?提问后总结：尽管使用动滑轮会省力，但由于滑轮本身所受的重力所受的重力以及摩擦等因素的影响，所以通过动滑轮拉动钩码，拉力做的功要多一些。 环节三：巩固提高 【深化理解】 学完本节课的新内容之后，让学生小组讨论，机械效率是否能够达到100%。 通过总结学生回答得到机械效率不能达到100%。 环节四：小结作业 小结：教师提问学生回答的方式进行总结，梳理本节课知识点。 作业：如何提高生活中常见机械的工作效率。 四、板书设计
2012年12月初三物理压强、浮力、功、机械效率、功率的计算 组卷：余志臻 一．解答题（共15小题） 1．（2012?咸宁）冰壶运动是冬奥会的比赛项目，如图甲所示．冰道的左端有一个发球区，运动员在发球区边沿的投掷线MN 将冰壶以一定的初速度推出，使冰壶沿着冰道的中心线PO 滑行，冰道的右边有一个圆形的营垒，如图乙所示，以场地上冰壶最终静止时距离营垒圆心O 的远近决定胜负，投掷线MN 与营垒圆心O 的距离是30m ． （1）比赛时运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面，目的是______ （填“增大”或“减小”）滑动摩擦力，从而减慢冰壶运动状态的改变． （2）某次从投掷线以3m/s 速度推出的冰壶，经15s 刚好运动到营垒圆心O 处，则这段时间冰壶运动的平均速度是______ m/s ． （3）冰壶由花岗岩凿磨而成，质量为20kg ，与冰道接触的底面积约为200cm 2，冰壶的体积为8×10－3 m 3，则这种花岗岩的密度为多少？冰壶停在冰面上时对冰面的压强为多少？ 解： 考点：；；；． 分析：（1）冰刷扫冰，用毛刷擦冰壶运行前方的冰面，克服摩擦做功，使冰的内能增加、温度升高，达到冰的熔点熔化成水，存在于冰面和冰壶之间减小了冰壶滑行时的摩擦力． （2）知道投掷线到营垒圆心O 的距离，和冰壶移动用的时间，利用速度公式v= t s 求这段时间冰 壶运动的平均速度； （3）知道冰壶的质量和体积，利用密度公式ρ= V m 求组成冰壶的花岗岩的密度；冰壶对冰面的压 力等于冰壶的重力，知道底面积（受力面积），利用压强公式p= S F 求冰壶停在冰面上时对冰面 的压强． 解答：解：（1）用毛刷擦冰壶运行前方的冰面，克服摩擦做功，使冰的内能增大、温度升高，达到熔点熔化，在冰面和冰壶之间形成水膜，减小了冰壶和冰面之间的摩擦力． （2）冰壶运动的平均速度：v=t s =s m 1530=2m/s ； （3）组成冰壶的花岗岩的密度：ρ= V m =3320810kg m -?=×103kg/m 3， 冰壶停在冰面上时对冰面的压强：p= S F =S G =42 2010/20010kg N kg m -??=1×104Pa ． 故答案为：（1）减小；（2）2；（3）这种花岗岩的密度为×103kg/m 3；冰壶停在冰面上时对冰面 的压强为1×104Pa ． 点评：本题为力学综合题，考查了学生对减小摩擦的方法、速度公式、密度公式、压强公式的掌握和运用，知识点多、综合性强，属于难题，要求灵活运用所学知识求解．
题型之三 有关机械效率的综合题 功与能内容包罗万象，计算公式繁多.形式往往把滑轮、功与功率、机械效率综合起来，要求我们把握知识间的内在联系，正确应用相应公式进行计算. （2014·聊城）一辆重2×10４ N 的四轮卡车，开进了一段泥泞的道路，不能继续行驶，司机找来一小型拖拉机绳子、动滑轮，采用如图所示装置，拖拉机在绳端用3 750 N 的水平拉力，将汽车以0.2 m/s 的速度水 平匀速拉出泥泞路段，用时10 s.若每一个车轮与地面接触面积为0.05 m ２. （1）求汽车对路面的压强； （2）求拉力F 做的功和功率； （3）若动滑轮的机械效率为80%，求汽车所受的阻力. 点拨：（1）卡车对地面的压力等于其自身重力，利用压强公式S F p = 可求得汽车对路面的压强；（2）利用速度公式变形s=vt 求出汽车前进的距离，根据动滑轮特点求出绳子移动的距离，再利用功的计算公式W=Fs 和t W P =求出拉力做的功和功率；（3）根据机械效率求得有用功，再利用W=Fs 变形求得牵引力，汽车匀速前进，牵引力等于车所受的阻力. 1.（2014·孝感）如图甲所示，滑轮组在竖直向上的拉力F 作用下，将重为105 N 的物 体匀速提起，在5 s 时间内绳子自由端移动的距离为s=3 m.图乙是滑轮组工作时的拉力 F 与绳自由端移动 距离s 的关系图. （1）计算物体上升的速度.
（2）图乙中阴影部分的面积表示的物理量是_________，并列式计算出该物理量. （3）计算滑轮组提升该重物时的机械效率. 2.（2014·哈尔滨）如图所示，小机车通过滑轮组提升重物，机车的最大输出功率为10 kW 重物重3 500 N，动滑轮重500 N.机车所受摩擦阻力不计，绳重及滑轮转动时摩擦忽略不计. （1）滑轮组的机械效率是多少？ （2）若要求重物以1 m/s匀速提升，则机车能提升重物的最大重量为多少？ 3.（2014·昆明）用如图所示的滑轮，使一个铁块以0.2 m/s的速度匀速上升了1 m，已 知铁块的体积为10－３ m３,求：
机械效率计算题 1. 起重汽车起吊2t 货物时，当货物以1m/s的速度上升2m 后再水平移动 3m ，已知滑轮组的机械效率是80%。（g 取10N/kg，起吊货物时支架与吊臂相对固定） （1）观察实物图，在图中画出滑轮组钢绳的画法。（2）起重机起吊该货物时的有用功率是多少？ （3）起重机起吊该货物时，每段钢绳的拉力有多大？ 2. （09四川自贡）. 同一物体沿相同水平地面被匀速移动，如下图所示，拉力分别为F 甲、F 乙、F 丙，不记滑轮与轻绳间的摩擦，比较它们的大小，则 A . F 甲＜F 乙＜F 丙 B . F 甲＞F 乙＞F 丙 C . F 甲＞F 乙＝F 丙 D . F 甲＝F 乙＞F 丙
答案：B 3. （09河南）不考虑滑轮与轻绳之间的摩擦，米袋总重为800N ，而绳上 吊着的静止的“绅士”重500N ，则米袋对地面的压力为 A ．500N B．250N C．300N D．800N 答案：C 4. （09台州）. 小柯积极参加体育锻炼。 （1）图甲所示为小柯初学俯卧撑时的姿势，图乙所示为他经练习后的俯卧撑姿势。图乙中小柯双手所受的支持力（填“>”、“=” 或“<”）图甲的情况。
（2）图乙中，他的身体可作为一个杠杆，O 点是支点。他的 质量为50千克，所受重力可视为集中在A 点。 将身体撑起时，地面对双手的支持力至少多大？ 若撑起时肩部上升0.4米，他至少克服重力做多少功？ （取g=10牛/千克） 5.(09丽水. 青少年在安静思考问题时，心脏推动血液流动的功率约为1.5W ，则你在考试的2小时内，心脏做功约为 J，用这些功可以让一个质量为50kg 的物体匀速升高 m。（g 取10N/kg）答案：10800 21.6 6. （09四川自贡）. 滑轮组即能省力又能改变力的方向，建筑工人用自制的滑轮组把600N 的重物缓慢提升2m ，如右图所示，绳自由端的拉力F=250N。拉力做的功是 J，该滑轮组的机械效率等于，若不计一切摩擦和绳重，该滑轮组的动滑轮重 N 答案：1500 80% 150 7. （09贵州安顺）．如图所示，已知斜面长5m ，高2m ，拉力
一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题 1．如图，A物体重力为100N，B物体重力为30N，此时A物体恰好向右做匀速直线运动，A物体受到的滑动摩擦力为其重力的0.2倍，下列说法正确的是（不计绳重和摩擦）（） A．A物体受到的绳子的拉力为15N B．若将B物体的重力增加一倍，则A物体受到的摩擦力为35N C．动滑轮拉B物体的效率为75% D．若将A以0.1m/s的速度水平向左匀速拉动，拉力的功率为2W 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A．A物体恰好向右做匀速直线运动，摩擦力等于拉力，由题知，摩擦力 f=0.2G=0.2?100N=20N 故A物体受到的绳子的拉力为20N，故A错误； B．若把B的重增加一倍，但A与地面的粗糙程度不变，压力也不变，因此A受到的摩擦力也不会改变，故B错误； C．由图可知，n=2， A物体对绳子的拉力等于A物体受到的绳子的拉力，则动滑轮的重力 G动=2F-G B=2f- G B=2?20N-30N=10N 不计绳重和摩擦，则动滑轮拉B物体的效率 η=W W 有用 总 = W W W + 有用 有用额 =B G h Gh G h + 动 =B B G G G + 动 = 30N 30N10N + =75% 故C正确； D．若将A以0.1m/s的速度水平向左匀速拉动，摩擦力水平向右，大小不变，A物体受到的绳子的拉力不变，则拉力为原来的2倍，即40N，拉力的功率 P=W t = Fs t =F′v=40N?0.1m/s=4W 故D错误。故选C。
2．如图所示，工人用沿斜面大小为750N的拉力把一箱重为1800N货物从底端匀速拉进车厢．此斜面的长为4m，高为1.5m.则该斜面的机械效率是_________，货物与斜面间的摩擦力是_____________N.在这个过程中，货物的机械能___________（选填“增大”、“不变”或“减小”）． 【答案】90% 75 增大 【解析】 【分析】 【详解】 工人做的有用功W有用=Gh=1800N×1.5m=2700J， 工人做的总功W总=Fs=750N×4m=3000J， 斜面的机械效率 2700 =90% 3000 W J W J η== 有 总 ， 克服摩擦做的额外功W额=W总-W有用=3000J-2700J=300J， 由W额=fs可得货物与斜面间的摩擦力 300 75 4 W J f N s m === 额， 货物从底端匀速拉进车厢，货物质量不变，所以货物的动能不变，重力势能增大，故货物的机械能增大． 3．如图的装置中，物体B重为30N，每个滑轮重均为6N，不计绳重及滑轮的摩擦。现用水平力F=20N向右匀速拉动物体A，物体B也随滑轮匀速上升。则物体A受到的摩擦力为_________N，滑轮组的机械效率为_________%（百分号前保留2位小数）。 【答案】883.33 【解析】 【分析】 【详解】 [1]物体B重30N，动滑轮重6N，滑轮组需要提升的动滑轮与物体B总重为 30N+6N=36N
物理“机械效率”精炼 滑轮组机械效率的计算 1、（08潍坊）小明同学利用圆珠笔杆、钢丝、细绳制成了如图所示的滑轮组用其匀速提升重物下列说法正确的是 A．拉细绳的力F等于钩码重力G的1/3 B．拉细绳的力F等于钩码重力G的1/7 C．用该滑轮组提起不同的钩码，机械效率相同 D．用该滑轮组提起不同的钩码，机械效率不同 总结：滑轮组的机械效率与什么有关？关系怎样？ 用如图2所示的滑轮组提升重900N的物体,使物体匀速上升3m,所用拉力为400N,摩擦不计.求(1)动滑轮有多重?(2)滑轮组机械效率是多大?(3)若用它匀速提升重1800N的物体,绳端 的拉力是多大?这种情况下滑轮组的机械效率是多大? 解析(1)由图看出,物体和动滑轮总重由三股绳子承担,在”摩擦力不计”的条件下: 3、（08济宁）用相同的滑轮和绳子分别组成如图11所示的甲、乙两个 滑轮组，把相同的物体提升相同的高度，在不计绳重及机械摩擦的情况 下，甲所用的拉力乙所用的拉力；甲滑轮组的效率乙 滑轮组的效率（填“大于”、“等于”或“小于”）。
强化训练 1．某人用如图所示的滑轮组匀速提起260N的物体，所用的力为100N，物体提高1m。则下列说法中正确的是 A．拉力做的有用功是100J B．拉力做的总功是260J C．滑轮组的机械效率是65%D．物体上升过程中动能转化为势能 2．下列说法正确的是 A．机械做功越快，机械效率就越高B．做功时间越长，机械功率越大 C．功率大的机械比功率小的做功快D．所有机械的机械效率都小于1 3．如图所示，重力为500N的物体与地面间的滑动摩擦力是150N，为使物体匀速移动，必须在绳端至少加60N的拉力。则滑轮组的机械效率η=________。若物体上面再放一重为200N的物体A，那么这时滑轮组的机械效率应________(填“增加”“减小”“不 变”) 4．一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它把同一物体匀速提升同样的 高度，改进后与改进前相比 A．有用功减少，总功减少B．有用功增加，总功增加 C．有用功不变，总功不变D．有用功不变，总功减少 5．在不计绳重和摩擦的情况下，利用图示的甲、乙两装置，分别用力把相同的 物体匀速提升相同的高度．若用、表示甲、乙两装置的机械效率，、 表示拉力所做的功。 A．， B．， C．， D．， 6．程跃要提起重800N的物体，但是他的最大拉力只有300N．于 是，他找来了一些滑轮，想利用滑轮组提起这个重物。己知每个滑轮 重20N，程跃想站在地上向下拉绳，他最好选择图中________滑轮组 来提起重物(选填“a”、b”或“c”)。请在所选的图中画出正确的绕 绳方法。如果程跃的实际拉力是280N，求出所选滑轮组的机械效率。
机械效率和功、功率专题复习 1、关于机械效率，下列说法正确的是：() A．机械效率越高，所做的有用功越多B．总功少的机械，机械效率高 C．额外功少的机械，机械效率高D．总功一定时，有用功多的机械效率高 2、如图所示的装置，在相同的时间内，同样的大小的力F1、F2，把物重相等的物体G1、 G2提升相同的高度，比较甲、乙两装置的机械效率1、和F1、F2做功的功率p1、p2( ) A、＞，p1＞p2 B、＜，p1＜p2 C、＞，p1＜p2 D、=，p1＝p2 3、质量是10kg的物体a放在水平桌面上，利用图所示的装置使物体A以0.5m/s的速度做匀速直线运动，弹簧测力计始终保持水平，不计绳重、绳子的伸长和滑轮组内部的摩擦，弹簧测力计的示数如图，则() A.作用在绳端的拉力f为3.6n B.水平桌面对物体A的摩擦力为98n C.在1s内拉力f做功5.4J D.拉力f的功率为10.8W 4、小红同学用如图所示的滑轮组提高重6N的小车。若不计动滑轮重量，绳子自由端弹簧测力计的示数是______N；若考虑动滑轮重量，此时弹簧测力计的示数是2.5N，则该滑轮组的机械效率是__________；当动滑轮总重超过__________N时，使用该滑轮组提该小车不再省力。(不考虑摩擦和绳重) 5、如图所示，质量为50kg的物体A置于粗糙的水平地面上，用两个滑轮按图连接，当水平拉力F为120N时，物体A恰能匀速前进，若物体A前进0.5m所用的时间为10s （绳和滑轮的质量及它们之间的摩擦都不计）。则物体A受到的摩擦力为___________N，拉力F做功的功率为___________W。（g取10N/kg）
《机械效率》测试题 一、填空题（每空1分，共30分） 1．对完成工作任务无用而又必须做的功叫做___________，有用功和额外功之和叫做___________。 2．因为_________功总小于_________功，所以机械效率总小于1。提高机械效率的途径是减小___________功。 3．板车上装有货物，一人拉着该板车将货物送到目的地，对货物所做的功叫__________功，对板车所做的功叫_________功，如果目的是送板车，则对板车所做的功叫___________功，对货物所做的功叫___________功。 4．一台起重机将3600N的货物提高4m，如果额外功是9600N，起重机做的有用功是_____________，总功是___________，机械效率是___________。 5．利用一个动滑轮将重70N的物体匀速提高6m，设动滑轮重10N，绳重和摩擦不计，则利用动滑轮所做的额外功是_____________，总功是___________，这个滑轮组的机械效率是___________。 6．如图1所示，物重40N，滑轮重10N，用力F匀速向上提起重物时，拉力F的大小为_________，滑轮组的机械效率是___________。（绳重和摩擦不计） 7．某机械的机械效率为80%，使用它做400J的有用功，需同时做_________J的额外功。 8．如图2是测定滑轮组的机械效率的实验装置，除了图中器材外，还需要___________和___________；除钩码重外，还要测出的数据有___________、____________、__________；弹簧测力计的拉力方向应__________，钩码应___________上升；将图中钩码减少一个，则滑轮组的机械效率将__________。 9．如图3所示，物体A的质量是100kg，在力F的作用下物体 以0．5m/s的速度沿水平方向匀速前进。若A与水平面间的摩擦力 为物重的1/2，滑轮组的机械效率为80%，则5s内拉力的有用功是 ______J，拉力F是______N。（g取10N/kg） 10．用图4所示的滑轮组甲和乙，提起同样重的物体时甲滑轮 组的机械效率为η 甲，乙滑轮组的机械效率为η 乙 ，则可判定η 甲______η 乙 ；如果用乙滑轮组第一次提起重G 1 的重物，机械效率图1 图2 图3