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第十一章 简单机械和功
11.5 机械效率（第1课时）
（苏科2024版）九年级
上
01
教学目标
02
新知导入
03
新知讲解
04
典例分析
05
课堂练习
06
课堂小结
（苏科2024版）九年级
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PART 1 教学目标
（苏科2024版）九年级
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01
教学目标
?1.?通过实验探究和案例分析?，了解简单机械工作时能量转化的基本过程，明白有用功（实现目的所需的功）、额外功（克服摩擦等额外消耗的功）与总功（输入的总能量）的物理意义。通过测量数据对比（如斜面提升物体），建立三者关系式（总功=有用功+额外功），培养科学探究与数据分析素养。
2?.?通过实际问题解决活动?，了解机械效率（有用功与总功的比值）的工程意义，明白其反映能量利用的有效性。结合生活实例（如起重机、滑轮组）进行效率计算，分析影响效率的因素（如摩擦、自重），提出优化方案，培养技术应用与理性思维素养。
PART 2 新知导入
（苏科2024版）九年级
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02
新知导入
视频讲解——《使用机械省功吗》
02
新知导入
1、直接提升物体所做的功和使用滑轮提升物体做的功相等吗？若不相等，哪个大？?
不相等，使用滑轮组时做的功多。
2、你能找出做功不等的原因吗？
动滑轮的自重、绳重及摩擦的存在
3、使用滑轮组提升物体时要对动滑轮做功了吗？
做功了
4、使用滑轮组提升物体时对动滑轮不做功行不行？
不行
思考：
PART 3 新知讲解
（苏科2024版）九年级
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03
新知讲解
一、有用功、额外功和总功
1. 有用功、额外功和总功
（1）有用功：将钩码提升一定的高度是我们的目的，所做的功叫做有用功，记为W有用。
（2）额外功：在使用动滑轮提升钩码时，除需克服摩擦力做功外，还要克服动滑轮的重力做功，这两部分功虽然并非我们所需要的，但又不得不做，叫作额外功，记为W额外。
（3）总功：手拉绳所做的功叫作总功，记为W总。总功等于有用功与额外功之和：W总= W有+W额
②额外功
①有用功
③总功
03
新知讲解
?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。
举例
03
新知讲解
W有用= 300 J
目的
没用但不得不做
W额外= 75 J
克服动滑轮重做功60 J
克服物体重做功300 J
克服摩擦力做功15 J
W总= 375 J
举例
03
新知讲解
动力对机械所做的功。
克服机械自重和摩擦力所做的无用功，
但又不得不做。
对人们有用的功；在数值上等于直接用手对物体做的功。
有用功“W有”：
额外功“W额”：
总功“W总”：
有用功、额外功、总功
W总= W有 + W额
03
新知讲解
视频讲解——《有用功、额外功和总功》
03
新知讲解
利用机械做功时，你希望额外功多些还是少些呢？
人们总希望有用功占总功的比例越大越好。
种子发芽率 树的成活率
考试及格率 答题正确率
你知道生活中的 意义吗？
“率”
上述的几个“率”=有用的量/总量，表示事物某一方面的优劣。
大胆猜想一下，什么叫机械效率？
二、机械效率
03
新知讲解
1. 机械效率
（1）机械效率
物理学中，将有用功和总功的比叫作机械效率。
（2）计算公式：机械效率 η= ????有????总×100%
（3）理解机械效率
①物理意义：机械效率是标志机械做功性能的物理量，有用功占总功的比例越大，机械效率越高，这个机械的性能越好。
?
03
新知讲解
想一想:
一台起重机的机械效率是60% ??????，它表示什么意义？
根据机械效率的定义??????=????有?????总可知：
起重机的机械效率是60%?，表示使用该起重机提升重物时，所做的有用功跟总功的比值是60% ，也可以说有用功在总功中占的比例是60%，另外的40% 是额外功。
?
03
新知讲解
2.一些机械的机械效率
起重机:40%～50%
滑轮组:60%～80%
离心式水泵的
机械效率60～80%
03
新知讲解
瓦特蒸汽机的机械效率提高至6% ~ 15%
喷气发动机的机械效率
50～60%
柴油机:28%～40%
2.一些机械的机械效率
PART 4 典例分析
04
典例分析
例1．在实际生产劳动中使用机械时，总要做一些额外功，原因是任何机械本身都有重力，并且机械零件与零件之间在发生相对运动时还存在着摩擦，所以任何机械的机械效率总__________（选填“大于”或“小于”）100%。
【答案】小于
【详解】因为在实际生产劳动中使用机械时，总要做一些额外功，且总功等于有用功与额外功之和，所以总功总大于有用功，而机械效率 ，所以任何机械的机械效率总小于100%。
小于
04
典例分析
例3．体重是400N的同学用重10N的水桶，提起重100N的水沿楼梯送到5m高的宿舍里使用，完成这一次提水，他做的有用功和额外功分别是（　　）
A．500J；50J B．500J；2050J
C．550J；2000J D．2500J；50J
【答案】B
【详解】该同学的目的是将水提高5m，因此所做的有用功是克服水的重力做功，则有用功为
额外功是克服水桶和人的重力做功，则额外功为
故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
B
04
典例分析
例3．如图是小明用三种不同的方式将100N的沙子运上三楼的情景。已知桶重20N，小明的体重400N，口袋重5N，动滑轮重10N。下列三种方式中，__________做的额外功最多，__________的机械效率最高。（两空均选填“甲”“乙”或“丙”）
甲
丙
04
典例分析
【答案】 甲 丙
【详解】[1][2]三次运砂子的重相同，提升的高度相同h=3m×2=6m
则三种方法所做的有用功相同；有用功W有=G砂h=100N×6m=600J
第①种方法
W额外1=G总1h=(G人+G桶)h=(400N+20N)×6m=2520J
第②种方法
W额外2=G总2h=(G动+G桶)h=(20N+10N)×6m=180J
第③种方法
W额外3=G总3h=(G袋+G动)h=(5N+10N)×6m=90J
由此可知，所做的额外功最多的是甲。因为三种方法中的有用功相同，第丙种方法的额外功最小，所以机械效率最高。
04
典例分析
例4．已知甲机器的机械效率是80%，乙机器的机械效率是60%，那么下列说法中正确的是（　　）
A．甲机器一定比乙机器省力
B．甲机器一定比乙机器功率大
C．甲机器做的有用功一定比乙机器多
D．甲机器做的有用功在总功中占的比值一定比乙机器多
D
04
典例分析
【答案】D
【详解】依题意得，甲机器的机械效率大于乙机器的机械效率。
A．由机械效率大小无法得知甲机器比乙机器的省力情况，故A错误；
B．机械效率与功率是两个不同的物理量，由机械效率大小无法得知功率大小，故B错误；
C．由 得，总功大小未知情况下，甲机器与乙机器做的有用功大小无法比较，故C错误；
D．由 得，甲机器做的有用功在总功中占的比值一定比乙机器多，故D正确。
04
典例分析
例5．建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示在匀速起吊重的物体时，物体5s内上升了6m，作用在自由端拉力的功率为6.3kW（g取）。问：
(1)此过程中所做的有用功为多少J？
(2)滑轮组机械效率是多大？
04
典例分析
【答案】(1)2.52×104J (2)80%
【详解】（1）此过程中所做的有用功为
（2）拉力做的总功
W总=Pt=6300W×5s=3.15×104J
滑轮组的机械效率
PART 5 课堂练习
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05
课堂练习
1. 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。（均选填“有用”“额外”或“总”）
有用
额外
有用
05
课堂练习
2．如图所示，是两个工人分别用滑轮按甲、乙两种方式把质量相同的两袋沙子从地面提到二楼，两种方式若不计绳重和摩擦，且G沙子>G滑轮。使用甲图中的滑轮的目的是_______________；使用乙图中滑轮的好处是可以_________，机械效率更高的是______（选填“甲”或“乙”）。
改变力的方向
省力
甲
05
课堂练习
3．下列有关机械做功、功率、机械效率的说法，正确的是（????）
A．效率越高的机械，功率越大 B．越省力的机械，其功率就越大
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
05
课堂练习
4．如图所示，在新农村改造时，工人用如图所示的滑轮组将重400N的建筑材料沿竖直方向匀速提升2m，已知动滑轮重100N，不计绳重和摩擦。则工人对绳子的拉力与绳子对工人的拉力是一对______________（选填“平衡力”或“相互作用力”）；建筑材料匀速上升时，工人的拉力为__________N，该滑轮组的机械效率为__________ 。
相互作用力
250
80%
05
课堂练习
5．下图所示的是甲、乙两种机械某次做功的情况，它们做的有用功均为2100J，则机械效率较高的是________，所做总功较多的是________。乙做的额外功为________J。（前两空均选填“甲”或“乙”）
甲
乙
900
05
课堂练习
6. 用定滑轮匀速提升质量为20kg的物体，所用的拉力为220N，物体升高的高度为2m。求此过程中的有用功、总功和定滑轮的机械效率(g取10N/kg).
答案：有用功400J 总功440J 机械效率90.9%
05
课堂练习
7．如图，在斜面上将一个重为900N的物体从长4m，高1m的斜面底部匀速推上斜面顶端，所用时间30s，已知沿斜面的推力是300N，求：
（1）推力做功的功率；
（2）物体受到的摩擦力；
（3）斜面的机械效率。
【答案】（1）40W；（2）75N；（3）75%
05
课堂练习
8、某工人利用动滑轮在20s内将3000N的物体匀速提高4m，已知这个动滑轮的机械效率是80％。求：
①该工人所做的总功是多少?
②他所用拉力大小为多少？
③他所用动滑轮重是多少？
④他做功的功率是多少瓦?
答案：（1）15000J （2）1875N （3）750N （4）750W
PART 6 课堂小结
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06
课堂小结
①有用功：提升重物时，将重物提升一定高度所做的功。
②额外功：克服机械的自重和摩擦等因素而做的功。
③总功：人拉绳所做的功。W总= W有+ W额。
①定义：有用功与总功的比叫作机械效率。
②公式：机械效率 η= ????有????总； η＜1，用百分数表示。
?
有用功额外功与总功
机械效率
机械效率
Thanks!
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