11.3机械效率（第1课时）-课件-2025-2026学年2024沪科版物理八年级全册教学课件（34页PPT）

(课件网) 11.3 机械效率（第 1 课时） 一、课程导入：生活中的 “有效” 与 “无效” 做功 （一）情境体验与提问 实物互动与现象分析：在讲台上完成两组实验 ———��用弹簧测力计直接提升一个重 10N 的钩码，升高 20cm，记录拉力和移动距离；②用一个动滑轮提升同一个钩码，同样升高 20cm，记录拉力和绳子自由端移动距离（约 40cm）。引导学生计算两次做功：直接提升时\(W_1=Gh=10N 0.2m=2J\)；动滑轮提升时\(W_2=Fs=6N 0.4m=2.4J\)。提问：“为什么用动滑轮提升同一钩码，做的功更多？多出来的功用到哪里了？我们真正需要的功是多少？” 导入目标：通过 “额外做功” 的现象，引出 “有用功”“额外功”“总功” 的概念，明确本节课核心 ——— 理解机械效率的定义、公式，探究影响机械效率的因素，掌握机械效率的测量方法，建立 “能量利用效率” 的认知。 二、知识点 1：有用功、额外功与总功 （一）三个功的定义 有用功（\(W_{ }\)）： 定义：对人们有用的、必须要做的功，即实现目标所需的功。 实例： 用滑轮提升物体时，有用功是克服物体重力做的功（\(W_{ }=Gh\)，\(G\)为物体重力，\(h\)为物体上升高度）； 用杠杆撬动石块时，有用功是克服石块重力做的功（\(W_{ }=Gh\)，\(G\)为石块重力，\(h\)为石块上升高度）； 用桶打水时，有用功是克服水的重力做的功（\(W_{ }=G_{ ° }h\)，\(G_{ ° }\)为水的重力，\(h\)为提升高度）。 额外功（\(W_{é }\)）： 定义：对人们无用但不得不做的功，通常是克服机械自重、摩擦等做的功。 实例： 用动滑轮提升物体时，额外功是克服动滑轮重力（\(W_{é 1}=G_{ ¨}h\)）和绳子与滑轮间摩擦（\(W_{é 2}\)）做的功； 用桶打水时，额外功是克服桶的重力（\(W_{é }=G_{ }h\)）和桶与绳子摩擦做的功； 用杠杆撬动石块时，额外功是克服杠杆自重和支点摩擦做的功。 总功（\(W_{ }\)）： 定义：人们实际所做的总功，等于有用功与额外功之和。 公式：\(W_{ }=W_{ }+W_{é }\)； 实例： 用动滑轮提升物体时，总功是拉力对绳子做的功（\(W_{ }=Fs\)，\(F\)为拉力，\(s\)为绳子自由端移动距离）； 用杠杆撬动石块时，总功是动力对杠杆做的功（\(W_{ }=F_1L_1\)，\(F_1\)为动力，\(L_1\)为动力臂对应的移动距离）。 （二）实例辨析：区分三个功 以 “用动滑轮提升重 10N 的钩码，动滑轮重 2N，提升高度 0.2m，拉力 6N，绳子自由端移动 0.4m” 为例： 有用功：\(W_{ }=Gh=10N 0.2m=2J\)（克服钩码重力的功）； 额外功：\(W_{é }=W_{ }-W_{ }=Fs-W_{ }=6N 0.4m-2J=2.4J-2J=0.4J\)（主要是克服动滑轮重力的功：\(G_{ ¨}h=2N 0.2m=0.4J\)，忽略摩擦）； 总功：\(W_{ }=Fs=6N 0.4m=2.4J\)（实际拉力做的功）。 三、知识点 2：机械效率的定义与公式 （一）机械效率的定义 定义：有用功跟总功的比值叫做机械效率（用符号 “\(\eta\)” 表示，读作 “eta”）。 物理意义：机械效率反映机械对能量的利用效率 ——— 机械效率越高，说明有用功占总功的比例越大，额外功占比越小，机械的性能越好。 （二）机械效率的公式 基本公式：\(\eta=\frac{W_{ }}{W_{ }} 100\%\)（乘以 100% 是为了将比值转化为百分数，便于直观理解）； 推导公式（以动滑轮为例）： 因\(W_{ }=Gh\)，\(W_{ }=Fs\)，且动滑轮中\(s=2h\)（忽略摩擦时\(F=\frac{G+G_{ ¨}}{2}\)），则：\(\eta=\frac{Gh}{Fs} 100\%=\frac{Gh}{\frac{G+G_{ ¨}}{2} 2h} 100\%=\frac{G}{G+G_{ ¨}} 100\%\)； 关键说明： 机械效率是比值，没有单位，通常用百分数表示； 由于额外功始终存在（\(W_{é }>0\)），因此有用功始终小于总功（\(W_{ }