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(共24张PPT)
机械效率
第3节
第十一章 功与机械能
（人教版）八年级
上
01
学习目标
02
新课标要求+课标解读
03
激趣导入
梦想还是骗局？——永动机的千年迷思
自古以来，人类就梦想着制造一种无需能量输入、便能永远运转的机器——“永动机”。无数科学家与发明家曾为之痴迷，试图打破物理的边界，却屡屡在现实面前碰壁。
“达·芬奇的永动机构想手稿——即便出自巨匠之手，精巧的设计也依然无法打破基本的物理规律。”
04
任务一：有用功与额外功
活动一：分析有用功与额外功
在如图所示的两种机械做功的情况下，哪些功是我们需要的有用功，哪些功是不得不做的额外功？请同学们交流讨论。
克服重物重力所做的功为有用功。
克服动滑轮和绳子重力所做的功，还有克服摩擦力所做的功为额外功。
克服抓斗和机臂重力所做的功，还有克服摩擦力所做的功为额外功。
克服泥土重力所做的功为有用功。
05
任务一：有用功与额外功
1.有用功、额外功、总功的定义
有用功：我们需要的、有价值的功，记作W有用。（有利用价值）
额外功：利用机械做功时，克服机械部件自身的重力和摩擦力等做一定量的功，记作W额外
（既没有利用价值而又不得不做的功）
总功：动力对机械所做的功，记作W总（有用功和额外功的总和）
06
任务一：有用功与额外功
2.有用功、额外功、总功的关系
总功等于有用功和额外功之和， 即W总=W有用+W额外
由于存在额外功，即W额外＞0，所以总功必定大于有用功，即 W总＞ W有用
07
任务一：有用功与额外功
分析下列事例中的有用功、额外功、总功。不考虑绳重和摩擦
事例 目的 有用功 额外功 总功
1.用桶从井中提水
2.水桶掉进井里要把桶捞起来
3.用书包把书背上楼
G水h+ G桶h
G水h
背书
捞桶
提水
G书h
G桶h
G桶h
G水h
G书包h+G人h
G水h+ G桶h
G书包h+ G书h+G人h
有用功要具体问题具体分析，由 做功目的 决定。
08
任务二：机械效率
观察与思考
当你用水桶提水时，有两只大小相同的水桶可供选择，一只是轻质塑料桶，另一只是厚铁皮桶，你选择哪一只水桶？为什么？
09
任务二：机械效率
定义：在物理学中，把有用功W有用与总功W总的比值叫做机械效率。
用η表示机械效率
η= ——×100％
W有
W总
机械效率是一个比值，没有单位，通常用百分数表示
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任务二：机械效率
思考
机械效率的数值会等于或大于1吗？为什么？
Ｗ额外＞０，Ｗ总＞Ｗ有用　　所以η＜１
Ｗ额外＝０，Ｗ总＝Ｗ有用　　所以η＝１
（理想状态）
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练习与应用
1.一物体质量为18kg，其所受重力为 _______ N，如图所示，小明用定滑轮将该物体在4s内匀速提高2m。所用拉力为200N，此过程中，小明做的有用功是________ J，定滑轮的机械效率是 ________。(取g＝10N/kg)
12
练习与应用
2. 用如图所示滑轮组将重300N的物体匀速提升1m，拉力F大小为120N，有用功为 J，滑轮组的机械效率为 。
13
任务三：测量滑轮组的机械效率
实验原理：
实验目的：
1．学习安装滑轮组．
2．学习测滑轮组的机械效率．
3．学习计算滑轮组的机械效率．
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任务三：测量滑轮组的机械效率
实验器材
装置类：
滑轮组（定滑轮+动滑轮）、细绳、铁架台
测量类：
弹簧测力计（测拉力）、刻度尺（测距离）、钩码
关键操作：拉动弹簧测力计时，需保持匀速竖直向上，确保读数稳定。
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任务三：测量滑轮组的机械效率
实验步骤：
1.保持动滑轮重一定，改变钩码重力.
2.保持钩码重力一定，改变动滑轮重.
15
任务三：测量滑轮组的机械效率
实验数据：
次数 物重G/N 拉力F/N 提升高度h/m 绳端移动的距离s/m 总功 W总/J 有用功 W有/J 机械效率η
1
2
3
实验结论
同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率越高。
提升同重物体，动滑轮越轻，机械效率越高。
减小摩擦（如加润滑油），也能提高机械效率。
增加有用功 或 减少额外功 = 提高机械效率
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拓展延伸
影响因素与提高方法
影响效率的关键因素
① 有用功的比例（正向）
提升的物体越重，有用功占总功的比例就越大，机械效率也就越高。这是最直接的影响因素。
② 额外功的损耗（负向）
机械自重：动滑轮、吊臂等越重，消耗的额外功越多。
摩擦力：轴承、齿轮间的摩擦越大，能量损耗越严重，效率越低。
提升效率的实用妙招
增加有用功：让机械尽量“满负荷”工作，比如起重机一次吊运更多货物。
减小额外功：使用铝合金等轻质材料减轻自重；给机械加润滑油来减小摩擦。
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练习与应用
下列关于机械效率的说法，正确的是（ ）
A. 效率越高，做的功越多
B. 效率越高，越省力
C. 效率越高，有用功占总功的比例越大
D. 现实生活中，效率可等于100%
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练习与应用
已知条件：货箱重G=2400N，拉力F=500N，绳端移动距离s=4m（承担物重的绳子段数 n=5）。求：货箱上升的高度h、拉力做的总功W总、滑轮组的机械效率η。
19
练习与应用
斜面长s=5m，高h=2m，物重G=100N，推力F=50N。求：推力做的总功、斜面的机械效率及物体受到的摩擦力。
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课堂小结
三个核心概念
有用功：为达目的必须做的功 (W有用 = Gh)
额外功：克服自重或摩擦不得不做的功
总功：动力所做的功 (W总 = W有用 + W额外)
一个核心公式（机械效率）
公式：η = W有用 / W总 × 100%
关键特征：η 永远小于 1（因额外功不可避免）
物理意义：反映机械对能量的利用效率高低
测滑轮组机械效率
实验结论：影响滑轮组效率的三大因素
① 提升的物重越大，效率越高；
② 动滑轮自重越轻、摩擦越小，效率越高。
节能与效率
提高效率的本质：增加有用功的比例，或减少额外功的损耗。
现实意义：在工业生产和日常生活中，通过优化设计减少能耗，实现能源的最大化利用。
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