資源簡介

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版本：滬粵版
年級：九年級上冊
物理
第十一章 機械功與機械能
11.3　如何提高機械效率(第一課時)
內(nèi)容要求 知道機械效率。了解提高機械效率的意義和途徑。
了解機械的使用對社會發(fā)展的作用。
活動建議:查閱資料，了解人類利用機械的大致歷程，并與同學(xué)進行交流。
　　說明:課標(biāo)內(nèi)容為節(jié)選，加“　　”的是變動內(nèi)容，加“　　”的是新增內(nèi)容。
1.知道有用功、額外功、總功的概念，以及它們之間的關(guān)系
2.理解機械效率的定義，會用機械效率的公式進行簡單計算
學(xué)習(xí)目標(biāo)
有用功、額外功和總功
一
觀察與思考
日常生活中，人們搬移物體，不是將物體平移到另一個地方，就是將物體從低處搬到高處（或從高處搬到低處）。
實驗與探究
思考：利用機械時，所做的功為何多一些？
觀察與思考
如圖所示的兩種機械做功的情況中，哪些功是我們需要的有用功？哪些功是不得不做的功？
歸納與小結(jié)
1．有用功（W有用）：我們需要的有價值的功。
2．額外功（W額外）：對人們既無利用價值又不得不做的功。
3．總功（W總）：動力對機械所做的功。
4．總功等于有用功與額外功之和，即W總=W有用+W額外。
5. W總＞W(wǎng)有用
什么是機械效率
二
觀察與思考
（1）當(dāng)你用水桶提水時，有兩只大小相同的水桶可供選擇，
一只是輕質(zhì)塑料桶，另一只是厚鐵皮桶，你選擇哪一只
水桶？為什么？
（2）當(dāng)你用滑輪提升一個重物時，你選擇哪一種滑輪？
歸納與小結(jié)
在物理學(xué)中，把有用功W有用與總功W總的比值叫做機械效率。
用η表示機械效率
機械效率是表征機械性能的重要指標(biāo)。
觀察與思考
（1）機械效率的單位是什么？
（2）為什么機械效率總小于1？能不能等于1？
機械效率是一個比值，沒有單位
不能。因為使用機械總有額外功
功率與機械效率的區(qū)別
觀察與思考
1.功率是指物體在單位時間內(nèi)所做的功，即功率是表示做功
快慢的物理量。
2.有用功在總功中所占的比例叫機械效率。
3.功率和機械效率是描述機械的兩種不同性能，兩者間沒有
必然聯(lián)系。
一、什么是有用功、額外功和總功
1.有用功：我們需要的、有價值的功，叫作有用功。
2.額外功：把無利用價值而又不得不做的功，叫做額外功。
3.總功：有用功和額外功之和是總功。
二、什么是機械效率
1.概念：有用功與總功的比值。
2.公式：η＝（W有用/W總）×100﹪
小結(jié)
1.把我們需要的、有價值的功叫做　　　　　　，符號是　　　　;把無利用價值但不得不做的功叫做　　　　，符號是　　　　;有用功與額外功之和叫做　　　　　　，符號是　　　　。
2.使用機械做功時，　　　　跟　　　　的比值叫做機械效率。用字母
　　　表示，公式為　　　　　　　　　　。
3.任何機械的機械效率總　　　　　1，原因是____________________　　　
。
有用功
W有用　
額外功
W額外
總功
W總
有用功
總功
η
η=×100%
小于
使用任何機械都不得不
做額外功
4.豎直方向提升物體時，滑輪組的機械效率:η=　　　 ×100%=
　　　 ×100%。
　
1.判斷下列說法是否正確，正確的畫“√”，錯的畫“ ”。
(1)額外功與總功的比值越大，機械效率越小。(　　)
(2)機械效率大的機械一定既省力又省功。(　　)
(3)機械效率越高，則機械做的有用功越多。(　　)
(4)機械做的總功越少，機械效率也越低。(　　)
(5)在總功相同時，機械效率高的機械，做的有用功就多。(　　)
(6)機械效率是有用功和額外功的總和。(　　)
√　


√　


2.小玲同學(xué)用水桶從水井中提水做清潔，在她做完清潔后，不小心把水桶碰倒掉進了井底。她把水桶從井底提上來的過程中，下列關(guān)于做功的說法中正確的是(　　)
A.對水桶所做的功是有用功
B.對水桶所做的功是額外功
C.對水所做的功是有用功
D.對水所做的功是總功
A
3.(2022·廣東模擬)下列關(guān)于機械效率的說法正確的是(　　)
A.機械效率可以提高到100%
B.額外功與總功之比越小，機械效率越大
C.功率大的機械，機械效率高
D.機械效率越高，有用功就越多
B
4.通過“測量滑輪組機械效率”的實驗可知，下列各措施中能提高機械效率的是(　　)
A.減小提升高度
B.增大提升速度
C.改用質(zhì)量小的定滑輪
D.增大被提升物體的質(zhì)量
D
5.用如圖所示的裝置測量滑輪組的機械效率，部分實驗數(shù)據(jù)如下表:
實驗次數(shù) 鉤碼重力G/N 鉤碼上升高度h/cm 拉力F/N 繩子自由端移動距離s/cm 機械效率η
1 2.0 5 1.0 15 66.7%
2 4.0 5 1.8 15 74.1%
3 4.0 10 1.8 30 74.1%
4 6.0 5 2.5 15
(1)實驗過程中，緩慢地豎直拉動彈簧測力計，使鉤碼向上做　 　　 　運動。第1次實驗時，鉤碼上升的時間為3 s，此過程中，繩子自由端上升的速度為　　　　m/s。
(2)第4次實驗時所做的有用功為　　　J，滑輪組的機械效率是____%。
(3)分析1、2、4次實驗的數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升重物時，重物重力越　　　(選填“大”或“小”)，滑輪組的機械效率越高;分析2、3次實驗的數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度　　　　(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。
勻速直線
0.05　
0.3
80
大
無關(guān)
(4)用滑輪組提升重物時，下列選項中也可提高機械效率的是(　　)
A.換用更輕的動滑輪
B.加快提升物體的速度
A
1.下列關(guān)于機械效率的說法正確的是(　　)
A.越省力的機械，機械效率越高
B.做功越快的機械，機械效率越高
C.所做有用功越多的機械，機械效率越高
D.有用功與總功的比值越大的機械，機械效率越高
D
2.(2024·河南)如圖，甲、乙兩人用不同的裝置，在相同時間內(nèi)把質(zhì)量相等的貨物勻速提升到同一平臺，不計繩重及滑輪的摩擦。下列說法正確的是(　　)
A.甲做的有用功多
B.乙做的總功多
C.甲做總功的功率大
D.乙所用裝置的機械效率小
C
3.如圖所示是古代人利用滑輪打水的場景。井架上安裝一個滑輪，繞過滑輪的繩索一端懸吊水桶，當(dāng)人用力向下拉動繩索的另一端，即可讓水桶上升。以下方法能提高滑輪提水的機械效率的是(　　)
A.減小滑輪的質(zhì)量
B.增大拉繩的速度
C.增大桶內(nèi)的水量
D.增大水桶的重力
C
4.在“測量滑輪組機械效率”的實驗中，利用圖2中甲、乙、丙三個實驗裝置進行實驗，測得的實驗數(shù)據(jù)如表。(鉤碼規(guī)格相同，動滑輪物重不可忽略)
實驗次數(shù) 鉤碼重力G/N 提升高度h/m 繩端拉力F/N 繩端移動距離s/m 機械效率η
1 4 0.1 0.3
2 8 0.1 3.2 0.3 83.3%
3 8 0.1 2.0 0.5 80.0%
(1)在實驗中，應(yīng)沿豎直方向　　　　拉動彈簧測力計。
(2)第1次實驗中，彈簧測力計示數(shù)如圖1所示，其讀數(shù)是　　　　　N，滑輪組的機械效率是　　　　　　。
(3)由1、2兩次實驗數(shù)據(jù)可得結(jié)論:使用同一滑輪組提升重物時，重物越重，機械效率越　　　。
(4)由　　　　　兩次實驗數(shù)據(jù)可得出結(jié)論:使用不同滑輪組提升相同重物，動滑輪越重，機械效率越低。
(5)在第3次實驗操作的基礎(chǔ)上，如圖2中的丁所示改變繩端拉力方向，測得的拉力大小將　　　　(選填“變大”“變小”或“不變”)。
勻速
1.8
74.1%　
大　
2和3
變大
5.一個滑輪組經(jīng)改進后提高了機械效率，用它將同一物體勻速提升同樣的高度，改進后與改進前相比(　　)
A.有用功減少，總功減少
B.有用功增加，總功增加
C.有用功不變，總功不變
D.有用功不變，總功減少
D
6.(2023·廣州模擬)小昕在測量機械效率的實驗中，分別用甲、乙、丙三種機械將重為1 N的物體勻速提升0.2 m，記錄它們所做的總功如圖所示，則(　　)
A.甲的機械效率高于乙
B.乙的額外功大于甲
C.丙的數(shù)據(jù)是錯誤的
D.甲的有用功小于乙
C
7.如圖，小明分別用甲、乙滑輪把同一桶沙提升相同高度。用甲滑輪所做的有用功為W1，機械效率η1;用乙滑輪所做的有用功為W2，機械效率為η2，若不計繩重與摩擦，則(　　)
A.W1=W2;η1=η2
B.W1=W2;η1>η2
C.W1D.W1>W2;η1<η2
B
8.小明用質(zhì)量相同的滑輪組成如圖所示的滑輪組，完成“測滑輪組機械效率的實驗”，請回答下列問題:
實驗次數(shù) 鉤碼重G/N 鉤碼上升高度h/m 測力計拉力F/N 測力計移動距離s/m 機械效率η
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 0.1 3.2 0.3 83%
4 8 0.1 2.7 0.4
(1)只要滑輪組結(jié)構(gòu)一定，則測滑輪組機械效率時，實驗器材可以不需要
　　　　。
(2)第4次實驗的機械效率為　　　　　(保留一位小數(shù))，并在圖丁中畫出相應(yīng)的滑輪組繞線方法。
如圖所示

刻度尺
74.1%
(3)通過比較　　　　(填實驗次數(shù)的序號)兩次實驗數(shù)據(jù)可得出結(jié)論:同一滑輪組提升重物時，物重越重，滑輪組機械效率越高。
(4)已知彈簧測力計的量程為“0~5 N”，則利用此彈簧測力計提升物體時，忽略繩重和摩擦，甲、乙兩個滑輪組中，甲的最大機械效率　　　(選填“大于”“小于”或“等于”)乙的最大機械效率。
2和3　
小于
9.小敏在利用斜面搬運物體A的過程中，提出了一個問題:“斜面的機械效率與斜面的傾斜程度有沒有關(guān)系 ”針對這個問題，他通過在斜面上勻速直線拉動物體進行了實驗探究(如圖所示)，測得的實驗數(shù)據(jù)如表所示:
實驗序號 斜面的傾斜程度 物體重力G/N 物體上升高度h/m 沿斜面拉力F/N 物體移動距離s/m 有用功W有/J 總功W總/J 機械效率η/%
① 較緩 5.0 0.10 1.6 0.50 0.50 0.80 62.5
② 較陡 5.0 0.15 2.2 0.50 0.75 1.10 68.2
③ 最陡 5.0 0.25 3.1 0.50 1.25 1.55
(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可求出第③次實驗中斜面的機械效率是　　　%。
(2)通過對上述實驗數(shù)據(jù)的分析可知，斜面的省力情況與斜面傾斜程度的關(guān)系是:斜面越陡，越　　　　　　。
(3)通過對上述實驗數(shù)據(jù)的分析，對斜面機械效率的問題可獲得的初步結(jié)論是:在其他條件不變的情況下，斜面越陡，機械效率　　　　。
80.6　
費力
越高
10.某小組同學(xué)在探究滑輪組的機械效率與哪些因素有關(guān)時，提出了一些猜想，并對猜想進行驗證。
(1)如果影響機械效率的因素有多個，要研究機械效率與某個因素的關(guān)系，需要先控制其他幾個因素不變，這種方法在科學(xué)探究中被稱作　　
　。
(2)以下是同學(xué)提出的兩個猜想:
猜想A:兩個相同滑輪組成的滑輪組，其機械效率與滑輪組細線的繞法有關(guān)。
猜想B:兩個相同滑輪組成的滑輪組，其機械效率與滑輪組提升的物重有關(guān)。
控制變量法
(3)為了驗證上述猜想是否正確，同學(xué)們準(zhǔn)備分別按圖a、b、c、d的滑輪組進行實驗。
①按圖　　　滑輪組準(zhǔn)備做的兩個實驗是用來驗證猜想A的，若實驗測得兩滑輪組的機械效率大小　　　　　(選填“相等”或“不相等”)，則可初步判斷猜想A是錯誤的;
②按圖　　　滑輪組準(zhǔn)備做的兩個實驗是用來驗證猜想B的，若實驗測得兩滑輪組的機械效率大小不相等，則可初步判斷猜想B是　　　(選填“正確”或“錯誤”)的。
(4)接著，小組進行了實驗驗證。
a、c
相等
a、b
正確

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