《2025年新课程示径学案作业设计九年级物理全一册苏科版》

活动一 再探动滑轮
【信息快递】在使用杠杆、滑轮(组)、斜面等简单机械时,人不再是直接对物体做功,而是人对机械做功,机械对物体做功.
1. 提出问题:以动滑轮为例,在人拉动滑轮提升重物的过程中,人对机械(动滑轮)做的功和机械(动滑轮)对物体(重物)做的功相等吗? 若不相等,则它们之间存在什么样的关系?
2. 作出猜想:考虑到实际情况中,动滑轮和绳子也受重力,滑轮与绳子间存在摩擦,所以人对机械(动滑轮)做的功和机械(动滑轮)对物体(重物)做的功不相等，人对机械做的功大于机械对物体做的功.
3. 实验验证:小组合作,用动滑轮提升重物,测出物重 $ G $、拉力 $ F $、物体上升的高度 $ h $ 以及手移动的距离 $ s $,做三次,验证猜想.
|实验记录|

答案： 2. 猜想：人对机械(动滑轮)做的功和机械(动滑轮)对物体(重物)做的功不相等，人对机械做的功大于机械对物体做的功。
3. 实验验证：
设动滑轮重$G_{动}$，
根据$W_{有}=Gh$（$W_{有}$为有用功，即动滑轮对物体做的功，$G$为物重，$h$为物体上升高度）；
$W_{总}=Fs$（$W_{总}$为人对机械做的功，$F$为拉力，$s$为手移动距离，且$s = 2h$）；
额外功$W_{额}=W_{总}-W_{有}=G_{动}h + f s_{绳}$（$f$为滑轮与绳子间的摩擦力，$s_{绳}$为绳子移动距离，这里主要考虑动滑轮重力做额外功，摩擦力做功相对复杂，在九年级阶段主要考虑动滑轮重力影响），
所以$W_{总}＞W_{有}$，即人对机械(动滑轮)做的功和机械(动滑轮)对物体(重物)做的功不相等，人对机械做的功大于机械对物体做的功。

活动二 理解有用功、额外功、总功、机械效率的概念
自主阅读:阅读教材内容,理解有用功、额外功、总功、机械效率的概念,熟悉机械效率的计算公式.
【信息快递】一般地,利用机械做功,人们想做的功为有用功,实际做的功为总功,不想做又不得不做的功为额外功.有用功与总功的比叫作机械效率.
【想一想】
(1) 以一重 $ 10 \, N $ 的桶从 $ 5 \, m $ 深处将重 $ 40 \, N $ 的水提出,则有用功、额外功、总功、机械效率分别为多少?
(2) 有人说,实际生活中,任何机械的效率均小于 $ 1 $,此话有没有道理?

答案：
(1) 有用功：$ W_{有}=G_{水}h=40\,N×5\,m=200\,J $；
额外功：$ W_{额}=G_{桶}h=10\,N×5\,m=50\,J $；
总功：$ W_{总}=W_{有}+W_{额}=200\,J+50\,J=250\,J $；
机械效率：$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{200\,J}{250\,J}×100\%=80\% $。
(2) 有道理，因为总功等于有用功与额外功之和，额外功不为零，总功大于有用功，故机械效率小于1。