九年级物理机械效率

第十讲机械效率知识点一：三种功1．有用功：人们需要做的功。

用________表示。

2．额外功（又叫_________）：在工作时，额外负担又不得不做的功。

用________表示。

3．总功：_____________与_____________之和。

注意：滑轮或滑轮组中三种功的确认技巧：a．有用功是动滑轮对物体做的功。

提起物体时，W有=________；水平匀速拉动物体时W有=________。

b．额外功是克服动滑轮的重力及克服摩擦做的功。

不计摩擦时，W额=_____________。

c．总功就是作用在绳子末端的拉力所做的功，W总=_________。

竖直方向，若不计绳重和摩擦，则W总=________=________。

知识点二：机械效率1．定义：_____________与_____________之比。

2．符号：______。

3．计算公式：____________________；注意：①机械效率是相同物理量之比，因此没有单位。

②由于机械本身都受到重力作用，机件间又存在摩擦，所以不可避免地要做额外功，因此有用功总小于总功，机械效率总小于1。

③机械效率是反映机械性能的物理量，机械效率的高低由有用功和总功共同决定，既跟被拉动的物体有关，也和机械本身结构有关，与功率的大小和做功的多少无关。

4．怎样提高机械效率？有用功一定时，可减小___________。

如减轻___________、减小___________等。

无用功一定时，可增大___________。

如增大__________________的重力。

知识点三：滑轮组中的机械效率1．竖直方向的机械效率（1）沿竖直方向提升空气中物体的滑轮组有用功：_____________总用功：_____________额外功：_____________（不计摩擦）机械效率：_____________在不考虑摩擦和绳重时：（2）沿竖直方向提升水中的物体（不计水的阻力）的滑轮组2．水平方向的机械效率有用功：_____________总用功：_____________机械效率：_____________=_____________3．斜面的机械效率有用功：_____________总用功：_____________额外功：_____________机械效率：_____________=_____________理想斜面中，若不计摩擦力，W额=0J，η=________；则W有=W总，即_____________考点一：三种功和机械效率例1．小红用铁桶从井中打水；小军把不小心掉进井中的铁桶打捞上来。

11.5 机械效率教学目标【知识与技能】1．知道有用功、额外功和总功的含义，以及它们之间的关系。

2．理解机械效率，会用机械效率的公式进行简单的计算。

3．会测算滑轮组的机械效率。

4．知道机械效率总小于1，知道提高机械效率的方法和意义。

【过程与方法】通过实验和分析,理解功和机械效率及影响机械效率的各种因素,并且最终能够从理论走向生活和生产。

【情感态度与价值观】通过实验培养学生合作的团队精神、实事求是的科学态度以及理论实践相结合,主动探究寻求真理的科学精神。

教学重难点【教学重点】有用功、额外功、总功及机械效率。

【教学难点】同一机械的效率是可变的。

教学过程一、导入新课现代社会是讲求效率的节约型社会，时时处处都要讲究提高效率，使用机械也要讲效率。

那么，什么是机械效率呢？下面我们就来研究这个问题。

二、新课教学(一)有用功、额外功和总功日常生活中，人们搬移物体，不是将物体平移到另一个地方，就是将物体从低处搬到高处(或从高处搬到低处)。

课件展示有关生活、生产中搬移物体的片段，引导学生观察。

搬移物体过程中，可以用手直接搬，还可以利用机械。

演示：(1)用手将一重物直接从低处匀速搬到高处。

(2)利用斜面将该重物从低处匀速搬到高处。

(3)用动滑轮将该重物从低处匀速搬到高处。

交流：这些实验中，如何测算人做功的多少？测算：测出上述实验中人所做的功。

分析：利用机械时，所做的功为何多一些？讨论：哪些功是我们为了到达特定目的必须要做的功？哪些功是我们不需要但又不得不做的功？学生经过思考、讨论，可以作答。

分析：哪些功是我们为了到达特定目的必须要做的功？哪些功是我们不需要但又不得不做的功？在学生答复的根底上，指出“有用功〞“额外功〞及“总功〞的含义。

1．有用功(W 有用)：为到达目的人们需要且必须做的功。

2．额外功(W 额外)：对人们既无利用价值又不得不做的功。

3．总功(W 总)：动力所做的功。

4．总功等于有用功和额外功的总和，即W 总＝W 有用＋W 额外。

沪科版2020中考九年级物理复习机械效率实验学案实验一 滑轮组的机械效率（含答案）【实验名称】滑轮组的机械效率【实验目的】学会测量滑轮组的机械效率 【实验原理】100%=100%W GhW Fsη=⨯⨯有总【待测数据】物重G 、拉力F 、重物上升的距离h 、弹簧测力计移动的距离s 【实验器材】钩码、滑轮组、铁架台、细线、弹簧测力计、刻度尺 【实验步骤】：1、用所给器材组装如图所示滑轮组，观察弹簧测力计的量程、零刻度线和 分度值 ；2、用弹簧测力计测量一个钩码所受的重力为 N ；将钩码挂在滑轮组下方，记录下所挂钩码的重力，用弹簧测力计竖直拉住绳子自由端；3、将刻度尺放在如图所示的位置，分别记录下钩码和绳子自由端的起始位置；4、用弹簧测力计 匀速 向上拉动绳子自由端，使物体匀速上升一段距离，记录弹簧测力计的读数，并记录物体上升后所达到的末位置以及绳子自由端上升到的末位置；用 刻度尺 测出的物体G 上升的高度h 和弹簧测力计移动的距离s ，将数据填入表格；5、根据测量数据，分别计算出钩码上升的距离h 和绳子自由端移动的距离s ，然后根据W 有=G h 和W总=F s 计算出有用功和总功，按100%=100%W GhW Fsη=⨯⨯有总计算该滑轮组的机械效率 6、改变所挂钩码的重力，重复以上实验步骤，将数据填入表格；7、钩码重力不变，改变动滑轮个数重复上述实验步骤，将数据填入表格； 【数据整理与分析】次 数 钩码 重/N钩码上升 高度/c m滑轮组有 用功/J弹簧测力 计示数/N弹簧测力计 移动距离/c m滑轮组 总功/J机械 效率%单滑 轮组 1 4 10 1.6 30 2 6 10 2.6 30 双滑 轮组 1 4 10 1.1 50 26101.450【实验结论】1、滑轮组机械效率与物体重力和动滑轮的个数有关2、同一滑轮组，提起的物重越重，滑轮组的机械效率越高3、不同的滑轮组机械效率不同，且在物重相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低【考点方向】1、步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变2、结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：（1）动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多（2）提升重物越重，做的有用功相对就多（3）摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多3、同一滑轮组：绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率4、测量机械效率时为什么不能使弹簧测力计静止？机械效率会怎样？5、实验中改变钩码的数量，改变动滑轮的个数进行多次实验的目的是什么？改变钩码个数、改变动滑轮的个数从而获得多组数据，这样可以避免一组数据的偶然性，更能得出普遍性规律6、通过该实验我们可以得知：增大物重或减少动滑轮的重力可以提高滑轮组的机械效率【实验讨论与交流】1、相同换轮组的机械效率是否相同？不一定相同，用同一滑轮组提升钩码，所挂钩码质量大时比挂钩码质量小时机械效率大。

一、杠杆1．杠杆的定义：一根硬棒，在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆。

在力的作用下能绕固定点转动，这是杠杆的特点。

杠杆有直的也有弯的。

2．杠杆的五要素（1）支点：杠杆(撬棒）绕着转动的点，用字母O标出。

（2）动力：使杠杆转动的力。

画力的示意图时，用字母F1标出。

（3）阻力：阻碍杠杆转动的力。

画力的示意图时，用字母F2标出。

注意：动力和阻力使杠杆转动方向相反，但它们的方向不一定相反。

（4）动力臂：从支点到动力作用线的距离。

用字母L1标出。

（5）阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。

用字母L2标出。

二、杠杆平衡条件1．动力×动力臂＝阻力×阻力臂，公式：F1×L1=F2×L2。

2．杠杆的平衡条件实验（1）首先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。

如图所示，当杠杆在水平位置平衡时，力臂L1和L2恰好重合，这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂的大小了，而图甲杠杆在倾斜位置平衡，读力臂的数值就没有图乙方便。

由此，只有杠杆在水平位置平衡时，我们才能够直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的大小，因此本实验要求杠杆在水平位置平衡。

（2）在实验过程中绝不能再调节螺母。

因为实验过程中再调节平衡螺母，就会破坏原有的平衡。

3．杠杆如果在相等时间内能转过相等的角度，即匀速转动时，也叫做杠杆的平衡，这属于“动平衡”。

而杠杆静止不动的平衡则属于“静平衡”。

利用杠杆的平衡条件来分析有关问题，一般按照以下步骤：（1）确定杠杆的支点的位置；（2）分清杠杆受到动力和阻力，明确其大小和方向，并尽可能地做出力的示意图；（3）确定每个力的力臂；（4）根据杠杆的平衡条件列出关系式并分析求解。

三、杠杆的分类及应用杠杆类型杠杆特点杠杆优点杠杆缺点应用省力杠杆L 1>L 2 F 1<F 2 (动力<阻力） 省力费距离撬棒、铡刀、动滑轮、羊角锤、手推车等 费力杠杆L 1<L 2 F 1>F 2 (动力>阻力） 费力省距离起重机的前臂、理发剪刀、钓鱼竿等等臂杠杆L 1=L 2 F 1=F 2 (动力=阻力）既不省力也不费力 天平、定滑轮等四、定滑轮和动滑轮 1．定滑轮（1）定义：中间的轴固定不动的滑轮。

一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题1．如图是工人将重160 N 的物体匀速放下的过程，已知物体下降的距离为3 m ，用时3 s ，工人的拉力为50 N ，工人质量为50kg （物体未浸入水中，且不计绳重及摩擦）设此时工人放绳的速度为v 1， 滑轮组的效率η1 ；如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为η2，已知1243ηη=∶∶（物体在水中仍匀速下降，动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦，g 取10 N/kg ） 设当物体完全浸没在水中后物体所受的浮力为F 浮，工人对地面的压力为F 2.则（ ）A ．v 1=1 m/sB ．η1=62.5%。

C ．F 2 =525 ND ．F 浮=120 N【答案】C【解析】【分析】【详解】A ．物体下降速度为 3m =1m/s 3sh v t == 因为有4段绳子，所以工人放绳的速度为441m/s 4m/s v v ==⨯=1物故A 不符合题意；B ．已知物体下降的距离为3 m ，因为有4段绳子，所以绳子运动距离443m 12m s h ==⨯=放绳子的做的有用功160N 3m 480J W Gh ==⨯=有用放绳子的做的总功50N 12m 600J W Fs ==⨯=总滑轮组的效率1480J 100%100%80%600JW W η=⨯=⨯=有用总 故B 不符合题意；CD ．物体未浸入水中时，不计绳重及摩擦，动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳子的拉力，由(1)F G G n =+动可得，动滑轮重力4450N 160N 40N G F G =-=⨯-=动已知η1：η2=4：3，则物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率为213380%60%44ηη==⨯=物体完全浸没水中后，滑轮组对物体的拉力做的功为有用功，不计绳重及摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，则此时滑轮组的机械效率 260%40NW F h F W F h G h F η'===='++有用拉物拉物总拉物动拉物 解得F 拉物=60N ；物体的重力为160N ，根据公式可得==160N-60N=100N F G F -浮拉物 故D 不符合题意；完全入水后，动滑轮受到重物对它向下的拉力、本身向下的重力、4段绳子向上的拉力，由力的平衡条件可得4F F G =+绳拉物动则人对绳子的拉力1160N 40N)25N 44()(F F G =+=+=绳拉物动 因为物体间力的作用是相互的，所以绳子对人的拉力也为25N ；人的重力为50kg 10N/kg 500N G m g ==⨯=人人对人进行受力分析可知，人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力，则人受到竖直向上的支持力500N+25N=525N F G F =+=人绳支因为物体间力的作用是相互的，则人对地面的压力为525N ，故C 符合题意。

初三物理功的原理 机械效率知识精讲功的原理 机械效率一. 使用机械时，人们所做的功，都等于不用机械而直接用手所做的功，也就是使用任何机械都不省功。

这个结论叫做功的原理。

在不考虑额外功的情况下，使用机械尽管不能省功，但有以下好处： 1. 使用机械可以改变动力的大小、方向和动力作用点移动的距离，并可以改变做功的快慢； 2. 使用机械能够比较方便的完成人们不便直接完成的工作。

例1：（1995年全国应用物理竞赛试题）螺旋千斤顶是一种常用的起重装置（如图所示），用手柄转动螺杆时，螺杆顶端的重物就随螺杆一起上升。

若螺杆的直径为d ，螺距为h ，手柄末端倒转轴的距离为l ，要举起质量为M 的重物时，至少要给手柄顶端多大的力？提出本题中为了省力应用了哪几种简单机械。

分析：施加在手柄上的力使物体克服重力上升。

根据功的原理，作用在手柄上的力做的功等于克服物体重力做的功。

转动一周时，手柄末端通过的距离为s=2π(l+d/2)，垂直给手柄的力F 时所做的功为W 1=FS=F ·2π(l+d/2)，转动一周时重物升高h ，克服物体重力做功W 2=Mgh 。

根据功的原理有W 1=W 2，即F ·2π(l+d/2)= MghF=Mgh/2π(l+d/2)为了省力应用了斜面和轮轴两种简单机械。

总评：这种螺旋装置在日常生活中有很多地方应用。

二. 机械效率1. 机械工作的时候，对人们有用的功叫做有用功；对人们没有用，但又不得不做的功叫做额外功；动力对机械的功叫做总功。

总功等于有用功和额外功之和，即： W 总=W 有用+W 额外2. 机械效率：有用功跟总功的比值叫做机械效率。

它是表示机械性能的物理量。

3. 公式 η=总有用W W ×100% 或η=总有用P P ×100%η<1例1：图中，每个滑轮重1N ，重物重12N ，当重物匀速上升时，力F 应为______N ，整个装置的机械效率η=__________。

专题11机械效率的计算机械效率是初中物理力学中重要的知识点,是中考中必考的知识点之一。

机械效率知识综合性强,学生考试中普遍感觉较难,很多学生往往是机械的模仿,一味的套公式,不理解公式成立的条件,出错率偏高。

一、机械效率1、三功——有用功、额外功、总功2、机械效率（1）定义：物理学中,把有用功跟总功的比值叫做机械效率,用η表示。

（2）公式：100%W W η=⨯有用总（3）提高机械效率的方法：增大重物、减小机械间的摩擦、减小机械自重、改进结构等。

注意：机械效率是一个比值,通常用百分数表示,由于有用功总小于总功,故机械效率总小于1；机械效率的高低与使用机械是省力还是费力无关。

二、滑轮组机械效率的计算：（物体匀速运动）当滑轮组竖放使用时,克服物体重力做有用功,所以有用功是W 有用=Gh,总功W 总=Fs,额外功W 额=W 总－W 有=Fs －Gh,机械效率100%=100%W GhW Fsη=⨯⨯有用总（任何情况下都适用）； 如果不计绳重和摩擦,额外功W 额=G 动h,机械效率100%=100%W GhW Gh G hη=⨯⨯+有用总动=100%GG G ⨯+动（不考虑绳子和摩擦的情况下适用）。

当滑轮组横放使用时,克服摩擦力做有用功,所以有用功是W有用=fs 物,总功W 总=Fs 绳,额外功W 额=W 总－W 有=Fs 绳－fh,机械效率100%=100%W fsW Fs η=⨯⨯有用物绳总,此时与物体重力无关,绳端移动的距离与物体运动的距离的关系为s 绳=ns 物。

注意：（1）当用竖放滑轮组提水中物体时,克服的不再是物体的重力,而是G-F 浮,在计算机械效率时,只有将G 换成G-F 浮即可。

（2）由于物体和绳端同时运动,将s=nh 或s 绳=ns 物两边同时除以时间t,所以得v 绳=nv物。

尤其在计算拉力的功率选用P=Fv 计算时,一定要用v 绳,不要用v 物。

（3）滑轮组机械效率的高低与提升物体的重力、动滑轮的重力有关,与绳子股数、提升高度无关。

初三物理机械效率试题答案及解析1.某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）匀速提起相同的重物．不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（）A．甲图省力，机械效率甲图大B．甲图省力，机械效率一样大C．乙图省力，机械效率一样大D．乙图省力，机械效率乙图大【答案】C【解析】滑轮组可以用来省力，但要费距离。

滑轮组使用拉力的大小与动滑轮上绳子的段数有关，动滑轮上的绳子段数越多，越省力。

甲中动滑轮上有2段绳子，而乙滑轮组的动滑轮上有3段绳子，所以乙图更省力。

滑轮组的机械效率有关与物重、动滑轮重、绳重和摩擦有关，本题中不计绳重和摩擦，提起的物重也相同，动滑轮重也相同，所以它们的机械效率一样大。

【考点】滑轮组的使用特点及机械效率2.用如图所示的滑轮组匀速提升重为480N的物体G，所用拉力F为300N，将重物提升3m所用的时间为10s．求：(1)拉力所做的有用功 J；(2)拉力的功率 W；(3)滑轮组的机械效率．【答案】1440J 180W 80%=Gh=480N×3m=1440J（2）观察图片，与动滑轮相连的绳子段数为2根，读【解析】（1）W有用题知重物被提升3m，所以绳子自由端移动的距离为s=nh=2×3m=6m，所以=Fs=300N×6m=1800J，，（3）W总【考点】有用功、总功、功率、机械效率概念与计算。

3.建筑工人用如图所示的装置把重400N的物体匀速提升3m．所用的手拉力为300N．则该工人所做的有用功为 J，总功为 J，该滑轮组的机械效率是（保留三位有效数字）．若用该装置提升500N的重物，此时滑轮组的机械教率将（填“变大”、“变小”或“不变”）．【答案】1200 1800 66.7% 变大【解析】观察图片可知，有2段绳子承担物重，重物提升h=3m ，绳子末端移动距离s=2h=2×3m=6m ，拉力做的有用功： W 有用=Gh=400N×3m=1200J ；拉力做的总功： W 总=Fs=300N×6m=1800J ．滑轮组的机械效率：当提升重物的重力增加，做的有用功就变大，而额外功几乎不变，所以机械效率变大． 【考点】滑轮组的机械效率4. 某实验小组利用如图所示的装置测滑轮组机械效率，记录数据如下表：试验序号钩码g/N钩码上升的高绳端的拉力/N 绳端移动的距机械功率（1）实验时，应沿竖直方向 拉动弹簧测力计.（2）第②次实验中，拉力做的总功是 J ，滑轮组做的有用功是 J ，滑轮组的机械效率= %（结果保留一位小数）.【答案】（1）匀速；（2）0.72；0.6；83.3【解析】（1）匀速拉动弹簧测力计时，整个系统处于平衡状态，且弹簧秤示数稳定，便于读数；（2）【考点】机械效率5. 如图所示，小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲滑轮所做的总功为W 1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W 2，机械效率为η2．若不计绳重与摩擦，则A ．W 1 = W 2，η1 =η2B ．W 1 <W 2，η1>η2C ．W 1 < W 2，η1 <η2D ．W 1 > W 2，η1 <η2【答案】B【解析】本题中提升同一袋沙子到二楼，克服沙子重力做的有用功相同。