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第十一章 简单机械和功
11.5 机械效率（第2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
05
典例分析
06
课堂练习
04
课堂小结
（苏科2024版）九年级
上
PART 1 教学目标
（苏科2024版）九年级
上
01
教学目标
?1.通过设计并操作斜面、杠杆、滑轮组等典型简单机械的实验装置，系统测量有用功、总功及机械效率，深入理解机械效率的计算原理与测量方法，培养严谨的科学探究能力与实验数据分析能力。
2.通过对比不同载荷、摩擦系数、倾斜角度等变量条件下的实验数据，探究影响机械效率的关键因素，分析能量转化过程中的损耗机制，建立能量守恒的物理观念，理解机械效率在实际应用中的重要性。
3.结合工程优化案例，如改进润滑方式、调整机械结构或优化操作流程，探索提高机械效率的可行方法，培养工程思维与实际问题解决能力，认识高效机械在节能减排与可持续发展中的现实意义。?
PART 2 新知导入
（苏科2024版）九年级
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02
新知导入
利用同一滑轮组提起公主和八戒机械效率一样吗?
一样不一样。可以通过实验进行测量后比较。
PART 3 新知讲解
（苏科2024版）九年级
上
一、测量滑轮组的机械效率
1、设计实验：
(1)实验原理是 .
(2)实验需要直接测量的物理量是 、 、
和 .
(3)需要的测量工具是 和 .
(4)在测量绳端拉力时,应 拉动弹簧测力计,使钩码 上升.
物重G
拉力F
物体上升的高度h
绳端移动的距离s
弹簧测力计
刻度尺
竖直
匀速
03
新知讲解
03
新知讲解
2、进行实验：
实验视频——《测量滑轮组的机械效率》
03
新知讲解
序
号
钩码重
G/N
上升高度
h/m
拉力
F/N
绳子移动
距离s/m
有用功Gh/J
总功
Fs/J
机械
效率?
1
1.0
0.06
0.6
0.18
2
1.5
0.05
0.7
0.15
3
2.0
0.06
0.8
0.18
0.06
0.108
55.6%
0.075
0.105
71.4%
0.12
0.144
83.3%
从表格中，你能初步得到什么结论？
3、数据处理：
结论一：动滑轮重力相同时，提升物体的重力越大，滑组轮的机械效率越高
03
新知讲解
二、测量斜面的机械效率
实验原理：
1.测量木块的重力，记录数据；
3.改变斜面的倾斜程度，重复步2。
2.把木块用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉；分别记录拉力F、小车沿斜面移动的距离s、木块上升的高度h。
实验步骤：
4.斜面倾斜程度不变，在斜面上分别铺白布、毛巾.重复步2。
03
新知讲解
实验视频——《测量斜面的机械效率》
03
新知讲解
视频讲解——《斜面及其机械效率》
03
新知讲解
斜面的应用
斜而在生产、生活中应用广泛。如图（a）所示，在一些建筑物的入口处设置了供轮椅上下的斜坡，将轮椅沿着这种斜坡推上去比直接提上去要省力，这体现了社会对残疾人的关怀。如图（b）所示，高山上的公路修得弯弯曲曲，宛如盘龙，也是利用了同样的道理。
（a）供轮椅通行的斜坡（右侧） （b）盘山公路
03
新知讲解
斜面的倾斜程度
木块重
G/N
斜面高度h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长
s/m
有用功
W有/J
(Gh)
总功
W总/J
(Fs)
机械效率η
较缓
较陡
最陡

0.06
1.7
1.7
1.7
0.1
0.14
0.4
0.5
0.6
0.82
0.82
0.82
0.1
0.17
0.24
0.33
0.41
0.49
30 ％
41％
49 ％
机械效率与倾斜程度的关系
斜面的粗糙程度一定，倾斜程度越大，机械效率越高.
实验记录：
实验结论一：
03
新知讲解
机械效率与斜面粗糙程度的关系
斜面材料
小车重力G/N
斜面高度 h/m
拉力
F/N
斜面长 s/m
有用功W有/J
总功W总/J
机械
效率η
木板
2
0.1
0.8
0.82
0.2
0.66
30.3 ％
棉布
2
0.1
1.2
0.82
0.2
0.98
20.4 ％
毛巾
2
0.1
1.6
0.82
0.2
1.32
15.2 ％
斜面的倾斜程度一定，斜面越光滑，机械效率越高.
实验记录：
实验结论二：
03
新知讲解
三、测量杠杆的机械效率
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。
机械效率?????=????有?????总=????????????????
?
则有用功为： ????有用=????????
总功为拉力所做的功： ????总=????????
额外功为克服杠杆自重及摩擦力做的功????额
?
03
新知讲解
1、如图，物体重30N，G动＝20N，用力F将物体匀速提升2m，不计绳重与摩擦，求：（1）有用功；（2）总功；（3）机械效率。
滑轮组的机械效率与G动有关。
3、如图，物体重30N，G动＝30N，用力F将物体匀速提升2m，不计绳重与摩擦求：（1）有用功；（2）总功；（3）机械效率。
结论一：提升相同重物时，动滑轮越轻，机械效率越高。
（1）60J （2）100J （3）60%
（1）60J （2）120J （3）50%
03
新知讲解
四、探究影响滑轮组机械效率的因素
1、如图，物体重30N，G动＝20N，用力F将物体匀速提升2m，不计绳重与摩擦，求：（1）有用功；（2）总功；（3）机械效率。
滑轮组的机械效率与物重有关。
2、如图，物体重80N，G动＝20N，用力F将物体匀速提升2m，不计绳重与摩擦，求：（1）有用功；（2）总功；（3）机械效率。
结论二：用同一滑轮组提升物体时，物体越重，机械效率越高。
（1）60J （2）100J （3）60%
（1）160J （2）200J （3）80%
03
新知讲解
1、如图，物体重30N，G动＝20N，用力F将物体匀速提升2m，不计绳重与摩擦，求：（1）有用功；（2）总功；（3）机械效率。
4、如图，物体重30N，G动＝20N，若滑轮有摩擦，用力F仍将物体匀速提升2m，则有用功_____、总功_____，机械效率_____（选填变大/变小/不变）
结论三：同一滑轮组提升相同重物时，摩擦越小，机械效率越高。
（1）60J （2）100J （3）60%
不变
变大
变小
03
新知讲解
1、如图，物体重30N，G动＝20N，用力F将物体匀速提升2m，不计绳重与摩擦，求：（1）有用功；（2）总功；（3）机械效率。
结论四：滑轮组的机械效率与提升的高度无关。
5、如图，物体重30N，G动＝20N，用力F将物体匀速提升3m，不计绳重与摩擦，求：（1）有用功；（2）总功；（3）机械效率。
（1）60J （2）100J （3）60%
（1）90J （2）150J （3）60%
03
新知讲解
1、如图，物体重30N，G动＝20N，用力F将物体匀速提升2m，不计绳重与摩擦，求：（1）有用功；（2）总功；（3）机械效率。
结论五：滑轮组的机械效率与绕法无关。
6、如图，物体重30N，G动＝20N，用力F将物体匀速提升2m ，不计绳重与摩擦，求：（1）有用功；（2）总功；（3）机械效率。
（1）60J （2）100J （3）60%
（1）60J （2）100J （3）60%
03
新知讲解
7、总结：滑轮组机械效率的影响因素
滑轮组的机械效率与：_______、_______、________等因素有关。
滑轮组的机械效率与：____________、_______等因素无关。
G物
G动
摩擦
提升高度h
绕法n
03
新知讲解
第一，是减小额外功。方法有：保持良好的润滑、减小滑轮的轮与轴之间的摩擦、减小动滑轮的自重等都能减小额外功，从而提高机械效率。
第二，是增加有用功。当额外功不变时，有用功越大，则机械效率越高。以滑轮组提升重物为例，当动滑轮重和摩擦不变时，提起的货物越重，机械效率越高。
机械效率??????=????有用?????总×%100=????有用????有用+????总额外×%100
?
8. 提高机械效率的方法
03
新知讲解
总结：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.
对机械按技术规程经常保养，使之处于良好的状态.
（1）被提升
物体的重力
（2）机械
自身的重力
（3）机械转动
部件间的摩擦
03
新知讲解
实验视频——《提高机械效率的方法》
PART 4 课堂小结
（苏科2024版）九年级
上
04
课堂小结
①影响因素：物重、机械自身重、部件间的摩擦。
②提高方法：增加物重、减小机械重、减小摩擦。
①特点：省力、费距离；机械效率小于1。
②应用：盘山公路、斜坡等。
机械效率
提高机械
效率
斜面与应用
PART 5 典例分析
06
课堂练习
例1．下列各措施中能提高滑轮组机械效率的是（ ???）
A．减小提升高度 B．增大提升速度
C．改用质量大的定滑轮 D．增大被提升物体的质量
D
【答案】D
【详解】ABC．由滑轮组的机械效率
可知，减少提升高度、增大提升速度或改用质量大的定滑轮，不能改变有用功和总功的比值，即滑轮组的机械效率不变，故ABC不符合题意；
D．增大被提升物体的质量，可以增加提升物体的重力，提升的高度不变，可以提高有用功，这样有用功在总功中所占的比值增大，即增加提升重物重力可以提高滑轮组的机械效率，故D符合题意。
05
典例分析
例2．骑自行车是一种有氧运动。骑自行车上坡时往往要走S形路线，如图所示。原因是上坡时，不管路线如何，爬上坡顶，升高的高度__________（选填“相同”或“不同”），但走的S形路线越长相当于斜面越长，斜面越长则越______（选填“省力”或“费力”），效率________（选填“越高”或“越低”）。
【答案】 相同 省力
【详解】上坡时，不管路线如何，自行车上升的高度不变，走S形路线所走的路线较长，相当于增长了斜面的长度，由功的原理知，斜面越长越省力，斜面越长，对应的额外功会更多，所以效率为越低。
相同
省力
越低
05
典例分析
例3. 如图所示，用2.5N的拉力匀速竖直向上拉绳子自由端，将重为4N物体提升0.1m，不计绳重与摩擦，动滑轮机械效率为______；若物体重力变大，则动滑轮机械效率将______。（选填“增加”“减小”或“不变”）
80%
增加
【答案】80%，增加。
【解析】由图知n=2，不计绳重与摩擦，则动滑轮的机械效率
若物体重力变大，根据W=Gh知，有用功增加，额外功不变，由于
所以，滑轮组的机械效率将增加。
06
课堂练习
例4．如图所示，斜面长，高。工人在6s内将重的物体从底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是。此过程中工人做的有用功为________J，斜面的机械效率为________ 。
【答案】 360 80%
【详解】[1] 工人利用斜面提升重物，所做的有用功
W有用=Gh=600N×0.6m=360J
即此过程中工人做的有用功为360J。
[2]斜面的机械效率
即斜面的机械效率为80%。
360
80%
05
典例分析
例5．如图所示，用测定滑轮组机械效率的实验装置，被提升的物体重6N。
(1)实验操作时，应用弹簧测力计拉着物体，沿竖直方向做____________运动；弹簧测力计的示数是______N。
(2)物体上升10cm过程中，弹簧测力计的示数保持不变，则拉力所做的总功是____________ J。滑轮组的机械效率是____________。
(3)仅增加所提物体的重力（不计绳重和摩擦），拉力所
做的额外功将______（选填“增加”、“减小”或“不
变”），滑轮组的机械效率将______。
匀速直线
2.4
0.72
83.3%
不变
增大
05
典例分析
【答案】 匀速 2.4 0.72 83.3% 不变 增大
【详解】(1)[1]实验操作时，应用弹簧测力拉着物体沿竖直方向做匀速直线运动，只有这样拉力大小不变，弹簧测力计的示数稳定。
[2]由图可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为2.4N。
(2)[3]由图可知n＝3
则绳端移动的距离s＝nh＝3×10cm＝30cm＝0.3m
拉力所做的总功W总＝Fs＝2.4N×0.3m＝0.72J
有用功W有＝Gh＝6N×0.1m＝0.6J
[4]滑轮组的机械效率
(3)[5]仅增加所提物体的重力时，有用功增大；不计绳重和摩擦，克服动滑轮重力所做的功为额外功，由W额＝G动h可知，额外功将不变。
[6]由 可知，滑轮组的机械效率将增大。
PART 6 课堂练习
（苏科2024版）九年级
上
06
课堂练习
1 ．下列提高滑轮组机械效率的方法中，不可行的是 ( )
A ．增加物体的质量
B ．减小动滑轮的重力
C ．增大提升物体的高度
D ．减小滑轮转动的摩擦力
C
06
课堂练习
2.甲、乙两位工人分别用如图所示的A,B两种方式，将同样重的一袋沙子提到高处，滑轮的重力小于沙子的重力，不计摩擦阻力和绳子的重力，_____工人用力较小，两人所用滑轮的机械效率是，ηA ____ηB（填“＞”“＝”或“＜”）
乙
＞
05
典例分析
3．用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，相同时间把相同的重物匀速提升相同的高度。若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．绳子受的拉力F1和F2大小相等
B．滑轮组的机械效率相同
C．拉力对滑轮组所做的功不相等
D．拉力对滑轮组所做的功的功率不相等
B
06
课堂练习
4．如图所示，在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，物体重为5.4N。若物体上升的高度为10cm，此时弹簧测力计的示数如图所示，是____N，弹簧测力计移动的距离为____cm，则本次滑轮组的机械效率是_____。
2.4
30
75%
06
课堂练习
5．如图所示，工人在斜面上将一个重为 400N 的物体匀速从斜面底端拉到顶端，沿斜面向上的拉力 F＝200N ，斜面长s=5m 、高 h=2m ，关于该过程，下列说法正确的是 ( )
A ．有用功为 1000J
B ．额外功为 400J
C ．物体受到的摩擦力为 200N
D ．斜面的机械效率为 80%
D
06
课堂练习
6、 相同的滑轮组成如图所示甲、乙两个滑轮组，如果用它们将同一重物都提升1.5m,在不计摩擦的情况下，下列说法正确的是（ ）
A.甲滑轮组拉力大，它的机械效率低
B.乙滑轮组省力，所以它的机械效率高
C.两滑轮组的机械效率相同
D.以上说法都不对
C
06
课堂练习
7．如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为180N的物体缓慢升高0.1m，拉力大小，拉力移动的距离为0.25m。拉力所做的功为________J，有用功为________J，杠杆的机械效率为________。
【答案】 20 18 90%
06
课堂练习
8．如图所示，斜面长3m，高0.6m，建筑工人用绳子在6s内将重500N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是150N（不计绳重）。
（1）拉力所做的功是多少？
（2）斜面的机械效率约为多少？
（3）拉力的功率是多少？
（4）物体与斜面间的摩擦力是多少？
【答案】（1）450J；（2）66.7％；（3）75W；（4）50N
Thanks!
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine
（苏科2024版）九年级
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