九年级物理第十一章机械功与机械能第2课时机械效率

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机械功与机械能教学设计

第十一章机械功与机械能一、课标要求内容要求3.2.1明白动能、势能和机械能。

通过实验，了解动能和势能的彼此转化。

举例说明机械能和其他形式能量的彼此转化。

例1 用荡秋千的进程定性说明动能和势能的转化情形。

3.2.2明白机械功和功率。

用生活中的实例说明机械功和功率的含义。

3.2.3明白机械效率。

了解提高机械效率的途径和意义。

例2 测量某种简单机械的机械效率。

3.2.4了解人类利用机械的历程。

了解机械的利用对社会进展的作用。

活动建议查找资抖，了解人类利用机械的历程，写一篇调查报告。

二、本章教材分析本章讲述功和能的初步知识，要紧内容有：功、功率、机械效率的概念，动能、势能、机械能的概念和动能、势能的彼此转化规律。

功和能的关系及各类不同形式的能彼此转化和守恒的规律，从更深的层次上反映了物质运动和彼此作用的本质，是自然科学的核心内容之一。

能的概念把各类自然现象统一路来，揭露了自然界中的各类现象不是孤立的，而是相互有联系的。

本章所讲述的机械能是最多见的一种形式的能量，是学习各类不同形式能的起点；所讨论的机械功和功率的概念，是运动和力的进一步综合和扩展，也是明白得机械能和他各类不同形式能的基础，为以后学习电功和电功率打下基础。

本章的前三节要紧讨论“机械功”。

第一节介绍“如何才叫做功”，成建功的概念，给出功的公式和单位，学习测算功的大小；第二节研究“如何比较做功的快慢”，从而成建功率的概念，给出功率的公式和单位，并运用公式测量功率；第三节通过度析机械做功的实例，熟悉有效功和额外功，由此成立机械效率的概念，学习测算简单机械的机械效率。

第四节那么要紧介绍“机械能”。

以功的概念为基础，提出“物体具有做功的本领，即具有能”，安排的两个活动，让学生通过观看实验，分析两种形式的机械能：动能和势能的大小别离跟什么因素有关，最后指出动能和势能是能够彼此转化的，做功的进程确实是能量彼此转化的进程。

三、课时安排本章共4节内容，教学用10课时，第三节用3课时，温习、测试及试卷讲评用3课时。

九年级物理上册第十一章简单机械和功知识梳理苏科版

第十一章简单机械和功知识梳理简单机械{杠杆类----杠杆、滑轮、轮轴；斜面类---斜面、劈、螺旋。

1．杠杆A. 概念a.杠杆的定义：一根硬棒在力的作用下能绕固定点转动，这根硬棒叫做杠杆．杠杆可以是直的，也可以是弯的．b ．支点：杠杆绕着转动的点叫做支点，用O 表示．c ．动力：使杠杆转动的力叫做动力，用F 1表示．d ．阻力：阻碍杠杆转动的力叫做阻力，用F 2表示.动力和阻力是相对的，如利用杆秤称物体时，就无法确定哪个力为动力，哪个力为阻力，此时可以人为规定．e ．力的作用线：过力的作用点沿力的方向所引的一条直线叫做力的作用线．力的作用线用虚线表示．f ．动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离，叫做动力臂．用L 1表示．g ．阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离，叫做阻力臂．用L 2表示．力臂可能在杠杆上，也可能不在杠杆上．当力的作用线通过支点时，该力的力臂为零，该力对杠杆的转动没有影响．B 作力臂的程序先找出支点，再作力的作用线，然后从支点作力的作用线的垂线．C 杠杆的平衡条件a.杠杆平衡：杠杆静止不转或者匀速转动都叫做杠杆平衡．b ．力矩i ．物理意义：力矩是度量力对物体产生转动效应的物理量．ii ．定义：力和力臂的乘积叫做力对支点的力矩．力矩用字母M 表示，M=FL ． iii.单位：牛·米(N·m)iV ．分类：根据力的作用效果，分为顺时针力矩和逆时针力矩两种．C.杠杆平衡的条件(杠杆原理)；动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂，即：动力矩=阻力矩．数学表达式：F l L 1=F 2L 2，即M 动=M 阻．说明：i ．在使用公式时，公式等号两边相同物理量的单位要一致．ii ．若动力矩和阻力矩不止一个时，杠杆的平衡条件可扩展为：顺时针的力矩之和等于逆时针的力矩之和．用公式表示为：∑M 顺=∑M 逆．D ．杠杆的分类杠杆：等臂杠杆、不等臂杠杆（省力杠杆和费力杠杆）杠杆原理若用比例式表示，可以写成： 1221l l F F 上式表明，杠杆平衡时L 1是L 2的几倍，F l 就是F 2的几分之一．i ．等臂杠杆(L 1=L 2，F l =F 2)常见的有：定滑轮、天平的横梁等．ii．省力杠杆(L1>L2，F l<F2)常见的有：撬棒、铡刀、羊角锤、道钉撬、手推车、行李车、钢丝钳、核桃钳、铁匠剪刀、抽水机的柄、开瓶盖的起子等．利用省力杠杆可以省力，但要多移动距离．iii．费力杠杆(L1<L2，F l>F2)常见的有：铁锹、铲车、镊子、火钳、筷子、笤帚、船桨、钓鱼杆、汽车吊、理发剪刀、人的前臂、缝纫机的踏脚板等．利用费力杠杆虽然费力，但可以省距离．在日常生活中不少器具是由多种杠杆组合起来的，如指甲剪、垃圾桶等器具上既有省力杠杆，又有费力杠杆．E测量物体质量的工具i．天平天平的横梁是一根等臂杠杆．用天平称物体质量时，移动游码相当于向天平右盘中加小砝码，因此横梁平衡时m物=m砝+m游． ii．杆秤、案秤、台秤和磅秤，它们都不是等臂杠杆，因此利用它们可以称量质量比秤砣(或槽码)的质量大得多的物体的质量．F．最小动力问题由F l L1=F2L2可得：122 1l lFF ．上式表明，杠杆平衡时，若F2L2一定，则L2最大时，F l最小．据几何知识可知：i．若已知支点和动力作用点，则这两点之间的线段是最大的动力臂．ii．对于圆轮，若支点和动力作用点均在圆周上，则直径是最大的动力臂．有些较复杂的最小动力问题，还需利用数学上其他的一些极值知识来求解．2．滑轮和滑轮组A.滑轮周边有槽，能绕轴心转动的圆轮叫做滑轮．滑轮：定滑轮——工作时轴心不随重物一起移动的滑轮．动滑轮——工作时轴心随重物一起移动的滑轮．i．定滑轮定滑轮实质上是一个等臂杠杆．使用定滑轮不省力，但可以改变施力的方向．ii．动滑轮通常使用的动滑轮实质上是一个动力臂为阻力臂二倍的省力杠杆．使用动滑轮可以省一半力，但不能改变施力的方向．B滑轮组定滑轮和动滑轮的组合叫做滑轮组．使用滑轮组可以省力，可以省距离，可以改变施力的方向，但不可以同时既省力、又省距离．滑轮组的省力情况，通常采用隔离法和整体法结合起来分析．即先将动滑轮和重物从整个系统中隔离出来作为一个整体，再全面分析该整体的受力情况，然后据力的平衡条件即可得出动力和阻力大小之间的关系．3．轮轴由轮和轴组成、能绕共同轴线旋转的简单机械，叫做轮轴．轮轴实质是可以连续旋转的杠杆．i ．当动力作用在轮上，阻力作用在轴上时，使用轮轴省力，但要多移动距离．常见的有：辘轳、手摇卷扬机、汽车驾驶盘、自行车的龙头、拧螺丝的板手、拧螺丝钉的螺丝刀、自行车上的龙头和前叉、脚踏板和大齿轮组成的轮轴等．ii ．当动力作用在轴上，阻力作用在轮上时，使用轮轴费力，但可少移动距离．如自行车上的飞轮和后轮组成的轮轴等．在现代工农业生产中，很多机械和机器是由多种简单机械组合起来的，如差动滑轮就是由轮轴和动滑轮组合起来的，起重机就是由杠杆和滑轮组组合起来的．4．机械功A.定义物理学中把力和物体在力的方向上移动距离的乘积叫做机械功，简称功．B ．做功的两个必要因素作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离．C 定义式和决定式W=Fs功是一个过程量．D ．单位在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦，符号为J ．1 J=1 N·mE 说明i ．力与运动方向相反时，力对物体做负功．ii ．力与运动方向不一致时，可利用力的分解和三角函数的知识计算功．iii ．力的大小和方向在变化时，可采用分段处理(力变化的阶段取力的平均值)以及等效处理(根据是机械功原理、功能原理)等方法来计算功．5．功率A.物理意义功率是表示物体做功快慢的物理量．B.定义单位时间里完成的功叫做功率．C 定义式和决定式tW p D ．单位在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是W ．1 W=1 J ／s1 kW=103 W l MW=106 WE 推导式P=Fv式中的v 表示物体在力F 方向上移动的速度，若可为即时速度，则P 为即时功率；若v 为平均速度，则P 为平均功率．由P=Fv 得：F=P/v ，此式表明：当P 一定时，F 与v 成反比．F ．配套功率动力机的功率要略大于工作机的功率．6．机械功原理(功的原理)A.文字表述利用任何机械做功时，动力对机械所做的功(W1)，等于机械克服所有阻力所做的功(W2)．即利用任何机械都不能省功．B ．公式W 1=W 2C ．斜面及斜面类简单机械斜面是一种常见的简单机械．设斜面长为L 、高为h 、物重为G ，使物体沿斜面匀速向上移动的动力为F ，若不考虑物体与斜面的摩擦，则在物体从斜面底端匀速移动到顶端的过程中，据功的原理W l =W 2有：FL=GhF=hG/L因为h<L ，所以F<G ，即利用斜面可以省力．对同样高的斜面，斜面越长越省力，但也要多移动距离．劈是斜面类简单机械．设人用水平力F 将劈推过距离s 时，物重为G 的物体被举高h ．若不考虑摩擦和支架的自重，则据功的原理W 1=W 2有：Gh FS = G sh F = 因为h<s ，所以F<G ，即利用劈可以省力．螺旋也是斜面类简单机械．利用螺旋举起重物时，若用h 表示螺纹的螺距，用L 表示螺旋把手的末端到螺旋轴线的长，用F 表示作用在把手末端的力，用G 表示物重，若不考虑摩擦，则在把手绕螺旋轴线匀速转动一周的过程中，据功的原理W l =W 2有：Gh l F =⋅π2 F h F π2= 由于h 比2πL 小得多，所以F 就比G 小得多，即利用螺旋可以省力．7．机械效率A. 物理意义机械效率是表示机械做功性能优劣的物理量．B.定义使用机械做功时，有用功跟总功的比值，叫做机械效率．=动力对机械所做的功．W 有用=机械对物体的拉力所做的功．W 额外=机械克服自重、绳重和内部摩擦所做的功．据机械功原理：W 总= W 有用+ W 额外推导式：P 输入= P 输出+ P 额外C.定义式%100⨯=总有用W w η %100⨯=输入输出W w ηD ．推导式%100⨯=总有用p p η %100⨯=输入输出p p η 机械效率是一个过程量．E 说明i ．机械效率是一个比值，没有单位．ii ．任何机械的效率在实际情况下都小于1．iii ．机械效率的高低，既跟机械本身结构(内部因素)有关，也跟被拉动的物体(外部因素)有关．F ．推论i ．利用同一滑轮组匀速提升重物时，若不计绳重和滑轮与轴之间的摩擦，则物动G G +=11η，η随G 物的增加而增大ii ．当把各种机械组合起来使用时，若每个机械的效率分别为η1、η2、……ηn ，则整个装置的效率η总=η1×η2×……×ηn ，组合机械越复杂，总效率就越低．典例剖析：1. 图甲是一种用杠杆原理制成的供搬运重物上楼用的爬楼车，0、0＇两处为轴连接．请你根据爬楼车的使用过程(图乙)，分析说明爬楼车是费力杠杆还是省力杠杆．2.用如图甲所示的杠杆提升重物，设作用在A端的力F始终竖直向下，在将重物慢慢提升到一定高度的过程中，F的大小将 ( )A.保持不变 B逐渐交小 C.逐渐交大 D．先变大，后交小3.古代护城河上安装的吊桥可以看成一个以0为支点的杠杆，如图所示，一个人通过定滑轮用力将吊桥由图示位置缓慢拉至竖直位置，若用L表示绳对桥板的拉力F的力臂，则关于此过程中L的变化以及乘积FL的变化情况，下列说法正确的是 ( )A. L始终在增加，FL始终在增加B. L始终在增加，FL始终在减小C. L先增加后减小，FL始终在减小D. L先减小后增加，FL先减小后增加4.乒乓球、保龄球等表面都是光滑的，为什么高尔夫球的表面上布满小坑呢经有关科学家研究发现：两个等大的球，一个表面布满小坑，另一个光滑，在空中高速飞行时，表面布满小坑的球受到的空气阻力较小．现将质量与体积均相等的两个小球A(表面布满小坑)与B(表面光滑)分别利用细绳悬挂在等臂杠杆的两端，使杠杆水平平衡，如图所示．当从两球正下方同时以相同速度(比较大)的风对准它们竖直向上吹时，则以下的说法中正确的是 ( )A. 杠杆左端下降 B．杠杆右端下降C. 杠杆仍然在水平方向处于平衡状态 D．无法判断杠杆的转动情况5.在一次校运动会上，小明骑一质量为辨的独轮车以速度可匀速通过一重为G、长为L的水平独木桥，独木桥的两端由两根竖直支柱A、B支撑着，如图所示．设独轮车骑上A端支柱处为初始时刻(t=o)，下面哪一个图正确地表示了B端支柱所受力FB与时间t的函数关系(不考虑独木桥的形变) ( )6.如图所示，质量分布均匀的细杆水平放置，支座A在杆重心的右侧，杆的右端被位于其上面的支座B顶住．现在杆的左端C处施加一个向下的作用力，则 ( )A. A、B两处的弹力均增加，且△F A=△F BB．A、B两处的弹力均增加，且△F A>△F BC. A处的弹力减小，B处的弹力增大，且lI△F A I>△F BD．A处的弹力增大，B处的弹力减小，且F A< I△F B l7.如图所示，七块完全相同的砖块按照图示方式叠放起来，每块砖的长度均为L，为保证砖块不倒下，6号砖块与7号砖块之间的最大距离s 将不超过 ( ) L A 1531. L B 2. L C 25. L D 47. 8. 某商店有一不等臂天平(砝码准确)，一顾客要买2千克糖，营业员先在左盘放一包糖右盘加l 千克砝码；接着又在右盘放一包糖左盘加l 千克砝玛．然后把两包糖交给顾客，则两包糖的总质量A. 大于2千克B. 小于2千克C. 等于2千克 D ．无法知道9. 如图所示，A 、B 为两个半径、材料都相同的，转向相反的轮子，它们的转轴互相平行且在同一水平面内，有一把均匀直尺C ，它的长度大于两轮子转轴距离的2倍，把该尺静止地搁在两转轮上，使尺的重心在两轮之间且离8轮较近，然后放手，考虑到轮子和尺存在摩擦，则直尺将 ( )A. 保持静止B. 向右运动，直至落下C. 开始时向左运动，以后就不断作左右来回运动D ．开始时向右运动，以后就不断作左右来回运动10. 如图所示，水平地面上有甲、乙两辆平板车，人站在乙车上用50 N 的水平力拉甲车，如果甲车向右移动的距离是10 m ，同时乙车向左移动的距离是4 m ，人做的功是 ( )A. 700 JB. 500 JC. 300 J D ．200 J11. 用滑轮组以不同速度匀速提升重物A ，作用在滑轮组绳子自由端的拉力均为F ，如图所示，不计绳重和摩擦．当拉力F 的功率为P 1时，重物A 以速度口l 匀速上升川听用的时间为t l ；当拉力F 的功率为P 2时，重物A 以速度υ2匀速上升h 所用的时间为t 2；当拉力F 的功率为P 1+P 2/2时，重物A 以速度υ3匀速上升h 所用的时间为 ( )212122.t t t t A + 212122.t t t t B + 2121.t t C + 2121.t t D + 12. 估测天平游码的质量．(1)观察并读出天平横梁标尺的最大刻度值为a(g)．(2)测得天平横梁标尺上从0到a 刻度线之间的距离为b(mm)．(3)测得天平左、右两臂的长均为c(mm)．由以上数据，可估算出该游码的质量为 g ．13. 如图甲所示是一均匀圆薄板，半径R=30cm. 现从圆板上挖出一个半径为r=15cm 的内切圆，试求剩余部分的重心与大圆圆心的距离．14. 如图所示，一根杠杆的长为L ，支点在O 处，A 端挂一物重为G 的物体．为保持杠杆在水平位置平衡，现用一根定长为s 的绳子拉住(s<L)．问：当绳子与水平方向的夹角θ为多大时，绳子上的拉力最小(杠杆的物重忽略不计)15.如图所示，实心物体M是边长为l0cm的正方体，杆AOB可绕0点转动，AO=30cm，BO=20 cm，当在杠杆的B端加一恒力F=30 N时，M对地面的最小压强是290Pa(杆重不计，g取10 N／kg)．求：(1)物体M的密度．(2)若使杠杆的OB部分在水平位置平衡，则加在B端的最小作用力是多大16.如图所示，质量扰=2.0kg的小铁块静止于水平导轨AB的A端，导轨及支架ABCD总质量M=4.0kg，形状及尺寸已在图中注明，该支架只可以绕着过D点的转动轴在图示竖直平面内转动．为简便起见，可将导轨及支架ABCD所受的重力看作集中作用于图的0点．现用一沿导轨的拉力F通过细线拉铁块，假定铁块起动后立即以0.1 m／s的速度匀速运动，此时拉力F=10 N．(1)铁块运动时所受摩擦力多大(2)铁块对导轨的摩擦力的力臂多大(3)从铁块运动时起，导轨(及支架)能保持静止的最长时间是多少(g取10 N／kg)17.某工地在冬季水利建设中设计了一个提起重物的机械，其中的一部分结构如图所示．0A是一个均匀钢管，每米所受重力为30 N．O是转动轴，重物的质量m为150kg，挂在B处，0B=1 m.拉力F作用在A点，竖直向上．为维持平衡，钢管OA为多长时所用的拉力最小这个最小拉力是多少(g取10 N／kg)18.如图是一种电梯结构的示意图，电梯厢在电梯井中沿竖直通道上下运行．钢链的两端分别固定在电梯井顶部的A点和B点．同时钢链绕过重l5000 N电梯厢下的滑轮而托起整个厢体E，又跨过电梯井顶部由电动机驱动并带有齿轮的轮轴C，在C和B之间吊起与动滑轮相连的配重D．电梯载重量为10人(1人的质量按60 kg计算，g取10N／kg，忽略摩擦及钢链的质量)．请回答：(1)配重的功能是什么在已知电梯厢重和载重量的情况下，配重的质量最好是多大(2)当电梯满载匀速上升时，A、B两点受到的拉力各是多大19.如图所示，ABCD是一个内部物质分布均匀的正方体木箱的截面示意图，将其置于极粗糙的地面上，且木箱重G，现用“翻滚”的方式使其向左移动s距离，求：此过程中所需最小的功．20.你思考过“人在水平路面上前进时是否要克服重力做功”这个问题吗小文同学对此进行了研究．她通过查阅资料得知，人体的重心大约位于肚脐上方2寸、脊椎前1寸处，人只要走路，其重心就必然会发生上下位置的变化，重心升高就需要克服重力做功．小文假设人在正常走路时，重心在人体中的位置近似不变，她行走了100 m，有关测量数据如下表(表中的步距是指跨出每一步两脚之间的距离)：1质量m／kg 步距s／m 腿长L／m 时间t／s50 0.50 0.65 100(1)小文同学注意到，当自己的前脚跨出时重心会下降，而后脚收起时重心会升高，则她每走一步，自己的重心会下降或升高多少米(2)小文行走l00 m需要克服重力多少功克服重力做功的功率多大(3)通过分析，你认为人在水平路面上通过走路来进行锻炼时，哪些因素影响人的锻炼效果21.随着城市建设进程的加快，绵阳城内出现了许多高层建筑，电梯是高层建筑的重要组成部分．某公寓的电梯某次在竖直向上运行的过程中，速度随时间变化的情况如图所示，忽略电梯受到的空气阻力和摩擦阻力，向上运行的动力只有竖直向上的电动机拉力，电梯箱和乘客的总质量为600 kg，g取10 N／kg．求：(1)电梯的匀速运动阶段上升的高度h1是多少拉力F l做了多少功(2)电梯的加速阶段的平均速度等于该阶段速度的最大值和最小值的平均值．已知在加速阶段，电动机的拉力F2做了11520 J的功，求加速阶段电动机拉力F2的大小(3)电梯开始向上运动后经过64 s，电动机的拉力的平均功率是多大22.小明用如图所示的滑轮组，在10 S内将质量为60 kg的物体A匀速提升了2m. 已知绳子自由端所用的拉力为200 N．(1)画出物体A的重力示意图；(2)请计算出与此题相关的任意四个物理量(g取10 N／kg)．23.某人在河岸上，借助岸边的大树，利用滑轮组通过拉绳使停泊在水中的船匀速靠岸．已知滑轮组是由一个定滑轮和两个动滑轮组成的(滑轮和拉绳自重不计)，船的总质量为7.92×103 kg，船匀速移动时受到水的阻力是船重的0.01倍，船受到滑轮组的拉力与人拉绳子的力始终水平，若人的拉力是220 N，船靠岸的速度是0.3 m／s，求：(g取l0 N／kg)(1)滑轮组的机械效率．(2)人拉绳的功率．24.某农村灌溉水渠上的闸门是用手动螺旋设备来起重升降的，如图所示．若闸门质量为800kg，螺杆上的螺距为l5㎜，动力手轮的直径为0.5 m，整个装置的工作效率是80％，g取10 N ／kg，并设闸门在缓慢上升过程中所受的摩擦阻力恒定．(1)人用双手转动轮，每只手平均用多大的力才能将闸门匀速提起．(2)若摩擦阻力主要是来自与两边卡槽之间的摩擦，其他摩擦不计，试求阀门上升过程中所受摩擦力的大小．25.液压电梯(如图)是一项新技术，它可以为十层以下的旧楼加设电梯而无需在楼顶增建悬挂轿箱用的机房．(g取10 N／kg)(1)有一种液压电梯，轿箱本身质量是300 kg，滑轮和柱塞的质量为200 kg，设计的最大承载质量为1 000 kg．若不计滑轮、滑轨和柱塞之间的摩擦，满载时整个装置的机械效率为多少(2)如果油泵最大油压是2.3×106Pa，厂家所能提供的油压机柱塞直径为(单位：mm)85、105、140、184、238、256六种．通过计算说明应该选用哪种直径的柱塞．(由于摩擦和轿箱加速上升时需要较大的牵引力，厂家要求将柱塞直径扩大到计算值的1.4倍，然后从所给的六种规格中选取)26.小东想估测出某种油的密度阳，他手边的测量工具只有刻度尺．小东利用身边的器材设计出一个实验方案．首先找一根直硬棒，用细线系在0点吊起，硬棒在水平位置平衡，然后将已知密度为ρ的金属块B挂在硬棒左端C处，另外找一个重物A挂在硬棒右端，调节重物A的位置，使硬棒在水平位置平衡，此时重物挂在硬棒上的位置为E，如图所示．下面是小东测出ρ油的部分实验步骤，请你按照小东的实验思路，将实验步骤补充完整．(1)用刻度尺测出0E的长度L0．(2)把金属块B浸没在油中，把重物A从E处移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡．(3) ．(4)利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算ρ油的表达式为．27.小华同学用有挂钩的塑料吸盘来“估测大气压的值”，他设计的实验方案是：将蘸水的吸盘按在平滑的玻璃板上，挤出里面的空气，按住玻璃板，用弹簧测力计钩着吸盘上的挂钩，缓慢往上拉，记录吸盘刚刚脱离玻璃板时弹簧测力计的读数，再测量出吸盘与玻璃板的接触面积，即可算出大气压的值，如图所示，实验室提供的器材是：量程为10 N的弹簧测力计l 只，底面积为3㎝2的吸盘，平滑玻璃板．实验时，他发现当弹簧测力计拉至读数最大时，吸盘仍未脱离玻璃板，实验室又没有量程更大的弹簧测力计，他认为可运用其他器材结合所学物理知识来解决这一问题．(1)请设计两种不同的实验方案，要求；先确定所需的器材(除量程为l0N的弹簧测力计l只、底面积为3㎝2的吸盘和平滑的玻璃板外)，再简要说明你是如何运用物理知识解决这一问题的(不增加弹簧测力计的个数)方案一：器材：；说明： .方案二：器材：；说明：。

九年级物理上册11.3如何提高机械效率版版初中九年级上册物理2

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课堂(kètáng) 演练
2.
（1）实验中应____匀__速__竖_拉直(动shù(lāzhdòí)nɡ)弹簧测力计，使钩码缓缓上升. （2）表格中①处应为____6_6_._7_；根据图11-3-21中弹簧测力计示数可知
②处应为____N.
2.4
（3）比较第1、3次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，重物越重，机
模拟演练
1.某小组(xiǎozǔ)同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时，提出了一
些猜想并对猜想进行验证.
（1）如果影响机械效率的因素有A、
B、C多个，要研究其与B因素的关
系，需要先控制其他几个因素不变，而改变____因素，从而进行研B究.
（2）下列是同学提出的两个(liǎnɡ ɡè)
猜想：
猜想一：两个相同滑轮组成的滑轮组，其机械效率与滑轮组细线的绕法有关；
4.如图11-3-24所示，小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的
省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系.她首先测出小车重，然后(ránhòu)用弹簧测力计沿斜面拉动小车，调节斜面倾斜角θ的大小并多次测量，得到的数据如下表所示：
2021/12/12
1
3.6 81%
（1）请你替小芳在上表的空格中填上适当的数据.
b.____________________________________________________________
______________________________________________________________ _；仍然用原滑轮组，保持装置不变，依次改变动滑轮上挂钩码的个数，
弹簧测力计示数可知②处应为____N.。一位同学设计了如图11-3-23所示的三个滑轮组，并将所测实验数据填入下表：。斜面倾角

11.3如何提高机械效率(正)

F
使用任何机械都不省功。
G
G
也就是使用机械做的功（W=Fs）等于
不用机械直接用手做的功（W=Gh），
即 Fs=Gh
二、什么是有用功与额外功
活动1 分析有用功与额外功
如图11-16所示的两种机械做功的情况中，哪些功是我们需要的有用功，哪些功是不得不做的额外功？
学生思考、交流讨论。
学生思考、交流讨论。上述活动中，什么是有用功？什么是总功？什么叫额外功？
问题思考：
①机械效率的单位是什么？答：机械效率是一个比值，没有单位 ②机械效率能不能等于1？答：不能。因为使用机械总有额外功 ③机械效率低，则说明这机械做功少，对吗？答：不对。说明有用功在总功中所占的比例小。
功率与机械效率的区别：
名
定义
称
功率做功的多少与所用时间的比
公式
PW t
机械有用功W有用与总效率功W总的比值
动力对滑滑轮组对
轮组做功 W总/J
重物做功 W有用/J
机械效率η
( W总=Fs )( W有用=Gh)
1 4 2.1 0.1 0.3 0.63
0.4
63%
2 4 1.8 0.2 0.6 1.08
0.8
74%
3 6 2.4 0.1 0.3 0.72
0.6
83%
想一想：用同一滑轮组提升不同重物时的机械效率相同吗？为什么？
假设木箱重150N，则有用功和机械效率各是多少？
课堂小结
如
有用功：提升重物所做的功，记作W有用（对我们有用、有价值的功）
何
提总功：动力对机械所做的功，记作W总
高额外功：克服机械自身重力和摩擦力做的功，记作

九年级物理《功和机械能》机械效率知识点整理

机械效率是指机械设备或机械系统能够转换输入功的比例，是衡量机械性能优劣的一个重要指标。

在工程和生活中，提高机械效率可以节约能源，减少能源的浪费，因此对于了解和掌握机械效率的知识是非常重要的。

下面是关于机械效率的一些知识点整理。

一、机械效率的定义和计算方法机械效率（η）是指机械设备或机械系统输出功与输入功的比值，即输出功（P输出）与输入功（P输入）之比：η=P输出/P输入其中，机械效率的数值一般在0到1之间，取决于机械设备的质量和使用情况。

二、机械效率的影响因素1.摩擦损失：机械设备在工作过程中会产生摩擦，摩擦会导致能量的转化效率降低。

因此，减小摩擦损失是提高机械效率的重要措施之一2.传动装置的质量：传动装置的设计和制造质量对机械效率有重要影响。

良好的传动装置应具有高强度、高精度和低摩擦特性。

3.能量损失：机械设备在传动和转动过程中会存在一定的能量损失，如声振、热量散失等，这些能量损失也会降低机械效率。

4.润滑状态：适当的润滑可以减小机械设备的摩擦，提高机械效率。

合理选择和使用润滑剂可以改善润滑状态。

5.使用环境：机械设备在不同的使用环境下，如温度、湿度、气体和灰尘等因素的影响下，机械效率也会有所不同。

三、提高机械效率的方法1.降低摩擦：可以采用润滑、改善工作表面质量、减小接触压力等方法，减小摩擦，提高机械效率。

2.优化设计：在机械设备的设计中，应注重减少能量损失和摩擦损失的因素，并采用合理的设计参数，使机械系统在工作时能够实现最小能耗。

3.定期维护：机械设备在使用过程中，应定期进行维护保养，及时处理设备的故障和异常情况，以保证机械系统的正常工作和高效率。

4.选择合适的能源：在机械设备的使用过程中，选择合适的能源，如选择高效的电机、电源等，可以提高机械效率。

四、机械效率和能量守恒定律的关系机械效率是根据能量守恒定律推导出来的重要概念。

根据能量守恒定律，机械设备在转化能量过程中，能量的损失等于能量的输入减去能量的输出。

第十一章简单机械与功教材分析

第十一章简单机械和功教材分析一、本章地位和作用本章在“机械运动”、“力与运动”等力学重要知识的基础上拓展和提高，将进一步学习“简单机械和功”的一系列知识，教材的编排表现了课程标准中科学内容的三大主题——物质、运动和彼此作用、能量之间的紧密联系，为学习功和能的关系——各类能量间的彼此转化等知识起到承先启后的作用。

章导图中从用饭用的筷子到航天飞机上的机械臂，从生活中最简单的工具到最现代的高科技设备，庞大的不同中隐含着相同的地方——人手臂的延伸，为学生提供了宽广的人文背景，对进一步激发学生学习爱好，树立科学的世界观，联系生活生产实际、，形成可持续进展的意识起着极大的推动作用。

二、章课程目标1、通过实验探讨，学会利用简单机械改变力的大小和方向。

2、明白机械功的概念。

能用生活、生产中的实例说明机械功的含义。

3、结合实例明白得功率的概念。

了解功率在实际中的应用。

4、明白得机械效率。

5、了解机械利用的历史进展进程。

熟悉机械的利用对社会进展的作用。

三、知识结构省力杠杆简杠杆杠杆平稳条件费力杠杆单等臂杠杆机滑轮（变形杠杆）定滑轮（特点、实质）滑轮组杠杆原理械动滑轮（特点、实质）轮轴（变形杠杆）斜面功的原理做功的多少—W 概念、公式、单位两个必要因素做功的快慢—P 概念、公式、单位功物理意义概念、公式做功的效率—η有效功、总功、额外功物理意义新旧教材对照：从内容看，新教材包括了原教材中第十二章、第十八章绝大部份内容，原18.5机械能现被编入新教材第十二章中，同时，新教材又以“生活、物理、社会”栏目呈现了原先选学内容：轮轴和不学内容：斜面，并增加了综合实践活动。

新教材的上述改动和转变有如下优势：1、更突出能量的地位，更便于学生分析、比较学习各类能量间的彼此转化和联系。

2、拓展了简单机械的知识面，使之更接近生活实际。

（因为生产、生活中轮轴、斜面的应用一样超级普遍）3、有助于学生系统学习机械与功的知识，减少没必要要的重复劳动和课时浪费。

沪粤版九年级物理上册知识点整理

(粤沪版)九年级物理(上册)知识点整理第十一章机械功与机械能一、功：1、力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。

2、不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力（惯性）、力和距离垂直、。

巩固：☆某同学踢足球，球离脚后飞出10m远，足球飞出10m的过程中人不做功。

（原因是足球由于惯性飞出）。

3、力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。

公式：W=FS4、)5、功的单位：焦耳，1J= 1N·m。

把一个鸡蛋举高1m ，做的功大约是 J 。

6、应用功的公式注意：①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；②公式中S 一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。

③ 功的单位“焦”（牛·米 = 焦）。

二、功的原理：1、内容：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：使用任何机械都不省功。

2、说明：①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。

②功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。

③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。

；④我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）理想机械：使用机械时，人们所做的功（FS）= 直接用手对重物所做的功（Gh）三、机械效率：１、有用功：定义：对人们有用的功。

公式：W 有用＝Gh（提升重物）=W 总－W 额=η W 总斜面：W 有用= Gh2、额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功公式：W 额= W 总－W 有用=G 动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）斜面：W 额=f L3、总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功公式：W 总=W 有用＋W 额=FS= W 有用／η 斜面：W 总= fL+Gh=FL4、机械效率：① 定义：有用功跟总功的比值。

2020_2021学年九年级物理上册第11章机械功与机械能单元总结含解析新版粤教沪版

第11章机械功与机械能单元总结1.做功的两个必要因素：(1)作用在物体上的力；(2)物体在力的方向上通过的距离。

2.不做功的三种情况（1）物体受力，但物体没有在力的方向上通过距离。

此情况叫“劳而无功”。

（2）物体移动了一段距离，但在此运动方向上没有受到力的作用(如物体因惯性而运动)。

此情况叫“不劳无功”。

（3）物体既受到力，又通过一段距离，但两者方向互相垂直(如起重机吊起货物在空中沿水平方向移动)。

此情况叫“垂直无功”。

3.功的计算：（1）公式：一般式 W＝Fs；常用式 W＝Gh(克服重力做功)或W＝f阻s(克服摩擦阻力做功)。

（2）单位：焦耳(J)4.注意事项：（1）F与s的方向应在同一直线上(初中要求)(比如一个人提着一重物G，从山脚顺着“之”字形的山路爬到山顶，此时人克服重力做功所移动的距离并不是山路的长，而是从山脚到山顶的高)（2）做功的多少，由W＝Fs决定，而与物体的运动形式无关。

下列说法中正确的是（）A．用手从地面竖直提起水桶，手竖直向上的拉力对水桶做了功B．提着水桶在路面上水平向前移动一段路程，手竖直向上的拉力对水桶做了功C．抛出手的铅球在空中向前运动的过程中，推力对铅球做了功D．用力推一辆汽车，汽车静止不动，推力在这个过程中对汽车做了功【答案】A【解析】A．用手从地面向上提起水桶，在拉力的方向上移动了距离，根据做功的两个必要因素判断拉力做了功，故A正确；B．提着水桶水平前进时，在水平方向移动了距离，而手的拉力沿竖直方向，所以拉力不做功，故B错误；C．抛出去的铅球由于惯性在空中飞行，球离开手以后推力已消失，故推力没有做功，故C 错误；D．用力推汽车，没有推动，没有在力的方向上移动距离，推力没有做功，故D错误。

故选A。

物体在水平面上做直线运动，先在大小为F的水平推力作用下匀速前进了一段距离，接着在方向不变大小为2F的推力作用下继续前进了相同距离，下列说法正确的是（）A．整个过程重力对物体做了功B．前一段距离物体所受力合力为零C．后一段距离物体仍匀速运动D．前、后两段距离物体受到的摩擦力不相等【答案】B【解析】A．重力的方向竖直向下，物体位移在水平方向，重力做功为零，故A错误；B．物体在前一段是处于匀速直线运动状态，所以前一段距离物体所受力合力为零，故B正确；C．物体前一段在大小为F的水平推力作用下匀速前进，水平方向上受力平衡，摩擦阻力f 等于推力F；后一段在方向不变大小为2F的推力作用下时，推力大于摩擦阻力，物体做加速运动，故C错误；D．由于物体对水平面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，所以物体受到的摩擦力不变，故D错误。

---2023-2024学年沪粤版物理九年级上学期11.3如何提高机械效率++-

一什么是有用功与额外功
1.有用功（W有用）：我们需要的，有价值的功 2.额外功（W额外）：对人们无利用价值又不得不做的功 3.总功（W总）：动力所做的所有功
讲授新课
a图有用功：克服重物重力做的功 a图额外功：克服滑轮、绳子重力，克服摩擦力做的功
b图有用功：克服泥土重力做的功 b图额外功：克服机械臂重力，克服摩擦力做的功
讲授新课
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.用桶从井中提水提水 G水h + G桶h = W总
2.水桶掉进井里要把桶（有水）捞起来
捞桶
G桶h + G水h = W总
3.用书包把书背上楼
背书 G书h + (G包+G人)h = W总
讲授新课
二什么是机械效率
九年级物理（HY）教学课件
第十一章机械功与机械能
11.3 如何提高机械效率
导入新课
讲授新课
课堂小结
随堂训练
导入新课
将沙子运上3楼，三种情况下人对哪些物体做了功？
导入新课
人的目的是：把沙子运上三楼
对人们有用必须做的功
对沙子做的功
并不需要做但又不得不做的功
对空桶做功克服自身重力做功
讲授新课
定义: 把有用功W有用与总功W总的比值，叫做机械效率（百分率表示） η＝W 有用 ×100% W总
想一想，机械效率的数值会大于或等于1吗？为什么？
讲授新课
η＝WW有总用 ×100% 弹簧测力计刻度尺
钩码提升的高度h
拉力F
钩码重力G 绳的自由端移动的距离S
讲授新课

初中物理《机械效率》教案

初中物理《机械效率》教案课时安排：2课时教学目标：1.了解机械效率的概念；2.掌握计算机械效率的方法；3.了解提高机械效率的方法；4.能够应用机械效率的概念解决实际问题。

教学重点：1.机械效率的计算方法；2.提高机械效率的方法。

教学难点：1.如何应用机械效率的概念解决实际问题。

教学准备：1.课件、幻灯片等教学工具；2.实验材料：包括不同形式的机械，如滑轮、斜面、螺旋等。

教学过程：一、导入（5分钟）通过导入引入机械工作及机械功等概念，让学生回顾并了解机械效率的重要性。

二、知识讲解（30分钟）1.什么是机械效率？通过引导学生思考，解释机械效率的定义。

机械效率表示机械能输出所占的比例，也可以理解为工作输出所占的比例。

公式：机械效率=机械能输出/机械能输入×100%2.机械效率的计算方法通过示例和公式推导，教授机械效率的计算方法。

3.提高机械效率的方法讲解提高机械效率的方法，包括减小摩擦损耗、减小空气阻力、改进机械结构等。

三、实验演示（30分钟）1.安排一场小型实验演示，展示机械效率的实际应用。

2.提供不同形式的机械，如滑轮、斜面、螺旋等，让学生观察并进行实验演示。

3.引导学生观察实验现象，并讨论如何提高机械效率。

四、案例分析（20分钟）1.分发案例分析题目，让学生完成相关计算和问题分析。

2.鼓励学生在小组内合作，共同探讨解决方案。

3.引导学生思考并总结解决问题的方法。

五、小结（5分钟）回顾本节课的重点内容，总结机械效率的计算方法和提高机械效率的方法。

六、作业布置（5分钟）布置相关作业，要求学生继续巩固和复习本节课的内容，并提出自己的思考和问题。

教学反思：通过设计实验演示和案例分析等教学活动，能够更加生动地展示机械效率的实际应用，并引导学生思考和探索解决问题的方法。

教师要善于运用教学工具和案例，让学生更加深入地理解和掌握机械效率的概念和计算方法。

机械功和机械能复习

机械功和机械能复习主讲：黄冈中学教师李进一周强化【教学内容】一、机械功原理内容：利用任何机械做功时，动力对机械所做的功，等于机械克服所有阻力所做的功。

即使用任何机械都不能省功。

二、机械效率1.机械做功：①利用机械提升重物时，Gh是有利用价值的功，叫做有用功，记作W有用，即W有用＝Gh。

②动力对机械做的功Fs叫做总功，记作W总，即W总＝Fs。

③对人们既无利用价值而又不得不做的功，叫做额外功，记作W额外。

2.机械效率：有用功W有用跟总功W总的比值叫做机械效率，用符号η表示。

（任何机械的机械效率总小于1）3.公式：η＝×100％三、机械能1.能：①定义——物理学中，把物体做功的本领叫做能（或能量）。

能量的形式有许多种。

②功与能——物体能做多少功，就说它具有多少能。

物体对外做多少功，它的能量就减少多少；外界对物体做多少功，物体的能量就增加多少。

③单位——能的单位就是功的单位，即:焦耳，简称焦，符号J。

2.动能：①定义——物体由于运动而具有的能叫做动能。

②决定因素——动能的大小与质量和运动速度有关。

运动物体的质量、速度越大，它具有的动能就越大。

3.势能：（包括:重力势能和弹性势能）①重力势能——物体由于被举高而具有的能叫做重力势能。

重力势能的大小与质量和被举的高度有关。

物体的被举得越高，质量越大，它具有的重力势能就越大。

②弹性势能——物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。

弹性物体的弹性越强，形变越大，它具有的弹性势能就越多。

4.机械能：①动能和势能统称为机械能。

②物体具有的动能跟势能是可以相互转化的。

物体的势能和动能是可以相互转化的，如果有摩擦等阻力，那么在势能和动能的相互转化的过程中，机械能会不断减少。

【疑难解析】1. 有用功、额外功和总功及其关系使用机械做功时，对人们有利用价值的功是有用功。

当用机械匀速提升重物时，克服重力做的功是有用功，即W有用＝Gh；当用机械水平移动重物时，克服重物与水平面间的摩擦做的功是有用功，即W有用＝fs物。

沪粤版九年级物理上册第十一章习题课件

能力提升练
7．【中考·北京】如图为一名举重运动员做挺举连续动作时的几个状态图。下列说法中正确的是( D ) A．从发力到上拉的过程中，运动员对杠铃不做功 B．从上拉到翻站的过程中，运动员对杠铃不做功 C．从翻站到上挺的过程中，运动员对杠铃不做功 D．举着杠铃稳定站立的过程中，运动员对杠铃不做功
能力提升练
基础巩固练
1．我们可以用两种方法来判断物体做功的快慢，如图所示，表示用挖掘机挖土与人力挖土做功的快慢不同，它所用的判断方法是做功时间相同，比较__做__功__的__多__少____，另一种判断方法是__做__功____相同，比较___做__功__时__间___。
基础巩固练
2．关于功率，下列说法正确的是( ) A．功率越大的机器做功越多 B．功率越大的机器做功越快 C．机械的功率越大做功越慢 D．机械的功率越大做功时间越短
m/s；因为两次都是匀速直线运动，根据二力平衡条件可
知，推力都等于摩擦力，摩擦力没变，故受到的水平推力为F1＝F2；已知v甲＜v乙，由P＝ Wt ＝Fts ＝Fv可得，两次推力的功率P1＜P2。【答案】B
能力提升练
9.【中考·郓城】如图所示，某同学在做俯卧撑运动，可将他视为一个杠杆，他的重心在A点，重力为500 N，那么他将身体撑起，双手对地面的压力至少为__3_0_0__N，若他在1 min内做了30个俯卧撑，每次肩部上升的距离为0.4 m，则他的功率至少为____6_0_____W。
HY版九年级上
第十一章机械功与机械能
第2节怎样比较做功的快慢
新知笔记
1 ．比较做功快慢的方法： (1) 时间相同，比较做功 ___多__少___；(2)做功相同，比较__做__功__时__间____。