资源简介

(共40张PPT)
1.了解有用功、额外功、总功和机械效率的，以及它们之
间的关系.
2.会用机械效率的公式进行简单的计算.
3.会测量滑轮组的机械效率.
4.知道实际机械的机械效率总小于1，知道提高机械效率
的方法和意义。
1. 有用功与额外功
实 例 用滑轮组提起重物 _____________ 用挖掘机挖掘、搬运泥土
_________________________________________
分 析 滑轮组提起重物所做的 功是我们需要的、有价 值的；克服摩擦力、动 滑轮的重力所做的功是 对我们无利用价值的， 却又不得不做的 挖掘机挖掘、搬运泥土所做
的功是我们需要的、有价值
的；克服摩擦力、抓斗和机
械臂的重力所做的功是对我
们无利用价值的，却又不得
不做的
2.有用功、额外功和总功
（1）有用功 上述实例中，提升重物所做的功是
我们所需要的功，我们需要的、有价值的功，叫做有用
功,记作 .
（2）额外功 上述实例中，我们提升重物时不可
避免的需要克服机械部件的重力和摩擦力做一定量的功，
这部分对人们既无价值又不得不做的功，叫做额外功,记
作 .
（3）总功动力对机械做的功叫做总功,记作 ，
.
（4）总功、有用功、额外功的单位都是焦 .
3.由于存在额外功，即 ，总功（动力对于机械所
做的功）必定大于有用功（机械对外所做的功），即
；因此，使用任何机械都不能省功.
教材拓展
有用功与额外功的区分
区分有用功与额外功时关键看需要达到的目的.有用功和
额外功不是绝对的，要视情况而定，对一种情况来说是
有用功，对另外一种情况来说可能是额外功.
典例1 卖茶杯的人，从货架上拿起茶杯；喝茶水的人，
从桌面上端起盛茶水的茶杯，关于两人克服茶杯重力做
功的下列说法正确的是( )
D
A.都是有用功
B.都是额外功
C.对喝茶的人而言是有用功
D.对卖茶杯的人而言是有用功
[解析] 明确做功目的才能有效辨别有用功和额外功.
在使用机械做功时，由于机械有自重，以及不可避免地存
在着摩擦，所以额外功是不可避免的.人们都希望额外功越
少越好，或者说，有用功在总功中占的比例越大越好.有用
功占总功的比例越大，说明机械工作时的效率越高.
1.机械效率
（1）定义：在物理学中，把有用功与总功之比，
叫做机械效率，用符号 表示.
（2）公式：.其中 表示机械效率，
表示有用功，表示总功.
2.对机械效率的理解
（1）机械效率的高低表示的是有用功在总功中所占比例
的高低.
（2）机械效率是有用功与总功的比值，是一个纯数字，
通常用百分率表示，没有单位.
（3）使用任何机械，除了做有用功外，都不可避免地要
做额外功，所以有用功总小于总功，机械效率总小于1
（任何机械都不省功）.
（4）机械效率是体现机械性能的重要指标.机械效率越高，
机械的性能就越好.
辨析比较
简单机械的效率的纵横比较功率与机械效率的对比
功率 机械效率
定义 单位时间内完成的功 有用功与总功的比值
符号
物理意义 衡量做功的快慢 （能量转化的速度） 衡量能量的利用率
（有用功占比）
功率 机械效率
单位 瓦特、千瓦 等 无单位，以百分比
表示
应用方向 关注机械的输出能力 （如速度、强度） 关注能量的损耗情况
（如摩擦、发热）
影响因素 作用力的大小、运动 的距离与时间 （运动速度） 额外功的多少
（摩擦、阻力、机械
结构等）
功率 机械效率
与时间的 关系 直接关联时间 （做功相同时，时间 越短，功率越大） 与时间无关，只与有
用功和总功的比例有
关
是否涉及 能量损失 不涉及能量损失，仅 描述做功速率 直接反映能量损失
注：两者无必然联系.高功率的机械可能效率低，高效率
的机械可能功率小，例如，一台大功率的发动机可能因
摩擦、发热等因素导致效率较低. 反之，小型节能电机可
能效率高（能量利用率高），但功率较低.
3.三种机械的机械效率
装置图 计算公式
杠杆 ___________________________________________
装置图 计算公式
滑 轮 组 竖直 提升 物体 ___________ ①已知拉力、物重及绳子
段数时：
；
②不计绳重、摩擦时：
装置图 计算公式
滑 轮 组 水平 匀速 拉物 体 ___________________________________________
装置图 计算公式
斜面 ________________________________________________ ；
典例2 （马鞍山期末）某同学总结了机械的几条“规
律”，其中总结正确的是( )
C
A.克服摩擦力做的功一定是额外功
B.机械效率越大的机械，做的有用功一定越多
C.使用任何机械都一定不能省功
D.机械的功率越大，机械效率也一定越大
[解析] 水平滑轮组中，克服地面对物体的摩擦力做的功
是有用功，故A错误.机械效率大的机械，做的有用功在
总功中的占比比较大，由于总功未知，故有用功的大小
未知，故B错误.任何机械都不省功，都不可能避免地需要
做额外功，故C正确.机械的功率越大，指的是做功越快，
而机械效率大，指的是有用功在总功中的占比大，这两
个是不同的概念，故D错误.
1.实验：测量滑轮组的机械效率
设计 实验 组装一个滑轮组，使用该滑轮组提升重物，因
，因此需要测出重
物的重力，重物上升的高度 ，绳子自由端受到
的拉力和绳子自由端移动的距离 ，需要的器材
有弹簧测力计、刻度尺、铁架台、细绳、钩码、
滑轮
获取 信息 （1）用弹簧测力计测出钩码所受的重力 并填入
表格.
（2）按照图甲组装
滑轮组,分别记下钩
码和绳子自由端（弹
簧测力计挂钩底部）
的位置（目的是测量
和 ）.
获取 信息 （3）如图乙所示,匀速缓
慢拉动弹簧测力计,使钩
码升高,从弹簧测力计上
读出拉力 的值,用刻度尺
测出钩码上升的高度和
绳子自由端移动的距离 ,
将这三个量填入表格中.
（4）利用公式计算出有用功、总功 、机
械效率 并填入表格中.
获取 信息 （5）改变钩码的数量,重复上面的实验
（多次实验，减小偶然因素）,并将实验数据记入
表格
__________________________________________________________________________________________________________________________________
分析 论证 通过比较四次机械效率的大小，可以得出：用同
一滑轮组提升不同重物时的机械效率并不相同.被
提升的物体越重，机械效率越高.这是因为使用同
一滑轮组提升不同重物时，在提升相同高度时，
物体越重,人所做的有用功越多，而所做的额外功
几乎不变
评估 反思 （1）测量绳子自由端移动距离和重物上升高度
的小技巧
①测量绳子自由端移动的距离时,可在绳子某处做
一带色标记,记下绳子上的标记所对应刻度尺上的
刻度线位置,绳子移动后记下标记所对应刻度尺上
的刻度线位置,两次所记刻度线位置间的距离为 .
评估 反思 ②测量重物上升的高度时,可采用与测量 时类似
的方法.记下初始时重物底面所对应的刻度尺上的
刻度线位置,提升重物后记下重物底面所对应的刻
度尺上的刻度线位置,两次所记刻度线位置间的距
离为 .
评估 反思 （2）无刻度尺求机械效率
对于某一滑轮组来说,、与绳子段数 之间存在
的关系为 ,代入机械效率公式后有
,可以看出对于某一确定
的滑轮组来说,用实验的办法求机械效率时可以不
用测和，只需测出拉力和物重 也可计算出机
械效率
典例3 在测“滑轮组机械效率”的活动中，
瑞瑞同学在与动滑轮相切的细绳上作一标
记（如图甲所示），然后用大小为 的拉
力匀速竖直向上提升总重为 的钩码，当
钩码上升的高度为 时，瑞瑞同学在与动滑轮相切的细绳
上作另一标记，并测得、两点间的距离为
（如图乙所示），则以下所求物理量不正确的是( )
A.拉力做的功
B.拉力做的有用功
C.滑轮组的机械效率
D.滑轮组的机械效率
√
[解析] 图中、两点间的距离为 ，这并不
是绳子自由端移动的距离，由图可知，物重由三段绳子
承担，钩码升高，则绳子自由端移动的距离 ，有
用功，总功. 因
为使用滑轮组要克服摩擦力和动滑轮、绳子的重而做额
外功，有用功小于总功，故滑轮组的机械效率小于1.
该滑轮组的机械效率 .故选A.
2.提高滑轮组机械效率的方法
方法 分析
增加被提升物 体的重力大小 同一个滑轮组，被提升物体的重力越
大，做的有用功越多，机械效率越高
减轻动滑轮的 自重 有用功不变时，减小提升动滑轮时做的
额外功，可提高机械效率
减小滑轮组自 身部件的摩擦 机械自身部件的摩擦力越大，机械效率
越低
教材拓展
探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系
实验器材：斜面、木块、弹簧测力计、刻度尺、细线.
实验原理：.
实验方法：控制变量法.
实验步骤：
（1）如图所示，将一长木板用一木块
垫起，使其倾斜程度较小.
（2）用弹簧测力计测出木块的重力 .
（3）用弹簧测力计匀速沿斜面向上拉动木块，使木块沿
斜面匀速向上运动，并读出弹簧测力计的示数 .
（4）用刻度尺测出木块上升的高度 和木块沿斜面移动
的距离 .
（5）根据 ，计算出此次
的机械效率.
（6）改变斜面的倾斜程度,重复测量.
实验结论：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，斜
面越陡，机械效率就越高.
典例4 小华对他的自行车进行维护，其中
不是提高机械效率的措施的是( )
D
A.给轴承加润滑油 B.调节传动链条的松紧度
C.给轮胎打足气 D.更换车把手的塑料套
[解析] 给轴承加润滑油、调节传动链条的松紧度和给轮
胎打足气，都能减少额外功，在有用功一定时，能提高
机械效率；而更换车把手的塑料套不能减少额外功，不
能提高机械效率.

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