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(共25张PPT)
第九章　机械和功
探究使用机械是否省功
第五节
1
了解有用功、额外功和总功的定义。
2
了解机械效率的概念。
3
能够利用机械效率的公式进行简单的计算。
思考与交流
你对生活生产中的“效率“是如何理解的？
学习的效率
工作的效率
思考与交流
使用机械做功有没有效率呢？
知识回顾
1.做功的两个必要因素：
一是作用在物体上的____；二是物体在力的方向上移动了______。
2.功的计算公式：W＝____，克服重力做功时，可写作：W＝____。
3.一钩码质量为50g，将其匀速提高0.4m，对钩码做的功是多少J？若沿长为1m、高为0.4m的斜面用0.3N的拉力，将其拉到斜面顶端，拉力F做的功的多少J？(g=10N/kg)
距离
力
Fs
Gh
(1)G＝mg=50×10-3kg×10N/kg=0.5N
W=Gh=0.5N×0.4m=0.2J
(2)W′=Fs=0.3N×1m=0.3J
答：对钩码做的功的0.2J;拉力F做的功是0.3J。
一、实验：探究使用动滑轮是否省功
1.实验步骤
①如图甲所示，用弹簧测力计将钩码缓慢的提升一定的高度，计算拉力所做的功W1。
②如图乙所示，用弹簧测力计通过一个动滑轮，使重物匀速上升同样的高度，计算弹簧测力计的拉力所做的功W2。
③改变上升的高度，重复几次实验，并将数据填入表中。
次数 1 2 3
力F/N
重物移动的距离h/m
力F做的功W1/J
力F'/N
绳子自由端移动的距离s/m
力F'做的功W2/J
2.分析与论证
从表中记录的实验数据可以看出，使用机械做的功比不用机械做的功多。这是因为在使用动滑轮提升物体时拉力不但对物体做功，也要对动滑轮做功，同时还要克服绳重及动滑轮上的摩擦做功，因此W2>W1。
3.实验结论：大量实验证明， ，且使用任何机械都不能省功。
使用动滑轮不能省功
生产和生活中经常使用各种机械，在使用机械时，下列说法中正确的是
(　　)
A.可以省力，同时也可以省功
B.可以省力或省距离，但不能省功
C.只有在费力的情况时才能省功
D.可以省距离，同时也可以省功
学以致用　
B
二、机械效率
(一)有用功和额外功
在用动滑轮提升重物时，动滑轮对物体做的功叫作 ，提升重物时，不可避免地要对绳子和动滑轮本身做功，还要克服摩擦做功，这部分功叫作 。有用功用符号W有用表示，额外功用W额外表示，总功用W总 表示。W总= 。
有用功
额外功
W有用+W额外
思考：如果桶掉到井里，从井里捞桶的时候，捞上的桶里带了一些水，这种情况下哪部分是有用功，哪部分是额外功？
答案　提水桶所做的功是有用功，提水所做的功是额外功。
同一个物理过程，由于人们的主观需要不同，做功的类型也不同。如：用桶在井中打水时，克服桶的重力做的功是　　　　，克服水的重力做的功是　　 　 ；若从井中向外捞水桶，则克服桶的重力做的功是
　　　　，克服水的重力做的功是　　　　；两次对水和桶共同做的功都叫　　　。(均选填“有用功”“额外功”或“总功”)
学以致用　
额外功
有用功
有用功
额外功
总功
(二)机械效率
(1)物理学中，用 跟 的比值来描述使用机械做功的效率，称之为机械效率。计算公式：η=。
(2)机械效率总是 1。
有用功
总功
小于
(3)起重机的机械效率是50%，它表示什么意义？
答：使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是50%，也可以说有用功在总功中占的比例是50%，另外的50％是额外功。
思考：用滑轮组提升重物时，怎样提高机械效率？
答案　增大物重、减小动滑轮重、减小摩擦都可以提高机械效率。
1.建筑工地上，起重机几分钟内就能把所需的砖送到楼顶，如果人直接用滑轮组来提升则需要几小时。对于这一过程，下列说法正确的是(　　)
A.起重机的功率大，机械效率高
B.起重机的机械效率高，做功慢
C.起重机的功率大，机械效率不一定高
D.起重机的机械效率高，做功多
学以致用　
C
2.关于一台机械做功，下列说法正确的是(　　)
A.机械做的额外功越少，机械效率就越高
B.机械做的有用功越多，机械效率就越高
C.机械做的总功越多，机械效率就越高
D.机械做的有用功在总功中所占的比例越大，机械效率就越高
D
(三)机械效率的计算
阅读教材例题的解题过程，完成以下题目，要求书写规范。
(2024·扬州)如图所示，工人用动滑轮匀速提升重为400 N的窗玻璃，所用的竖直拉力为250 N，窗玻璃上升的高度为10 m用时50 s。求：
(1)所做的有用功W有。
解：所做的有用功：
W有=Gh=400 N×10 m=4 000 J
(2)工人所用拉力的功率P。
解：工人所做的总功：
W总=Fs=250 N×2×10 m=5 000 J
工人所用拉力的功率：P===100 W
(3)动滑轮的机械效率。
解：动滑轮的机械效率：
η===80%
1.如图所示，用20 N的拉力使重40 N的物体竖直匀速上升1 m，下列说法正确的是(　　)
A.拉力做的有用功是60 J
B.绳子的移动距离是2 m
C.拉力做的额外功是20 J
D.增加物体重力不能增加滑轮组的机械效率
C
解析　拉力做的有用功W有用=Gh=40 N×1 m=40 J，故A错误；
由题图知，n=3，绳子移动的距离s=3h=3×1 m=3 m，故B错误；
拉力做的总功W总=Fs=20 N×3 m=60 J，拉力做的额外功W额外=
W总-W有用=60 J-40 J=20 J，故C正确；
增加物体重力，可以增大有用功，不计摩擦和绳重，额外功不
变，有用功与总功的比值增大，滑轮组的机械效率增大，故D错误。
2.(2023·苏州期末)下列说法中正确的是(　　)
A.用同一水桶从井中提水时，提一桶水比提半桶水的机械效率高
B.水桶掉到井里，把水桶捞上来时，对桶做的功是额外功
C.用动滑轮提升重物时，绳子自由端拉力做的功是有用功
D.使用机械过程中，额外功越少，则机械效率就越高
A
解析　额外功等于水桶重力乘以提水高度，水桶重力和提水高度都相等，所以额外功相等；第一次取半桶水，第二次取满桶水，根据W有用=Gh知：第二次所做有用功要多；在额外功相等的情况下，有用功多的机械效率高，所以提一桶水比提半桶水的机械效率高，故A正确；
从井里捞桶时，目的是捞桶，所以对桶做的功是有用功，故B错误；
用动滑轮提升重物时，绳子自由端拉力做的功是总功，故C错误；
机械效率高的机械，说明所做有用功占总功的比值大，额外功所占总功的比值小，不是做的额外功少，故D错误。
3.(2024·延安志丹县月考)如图所示，利用滑轮组使物体A以0.2 m/s的速度竖直匀速上升，滑轮组中，每个滑轮重2 N，弹簧测力计示数始终保持为5 N不变，不计弹簧测力计重、绳重和摩擦，则作用在绳端的拉力F为___ N，物体A受到的重力是　　 N，在10 s内拉力作用点移动　 m。随着科技的进步，滑轮组的机械效率　　　(选填“能”或“不能”)达到100%。
5
13
6
不能
拉力作用点移动的距离为：s=nh=nv物t=3×0.2 m/s×10 s=6 m；
使用滑轮组提升物体时不可避免地要克服摩擦力、动滑轮重以及绳重等做额外功，所以滑轮组的机械效率不能达到100%。
解析　滑轮组上同一根绳子上的力相等，弹簧测力计的示数始终保持不变为5 N，则作用在绳端的拉力F也为5 N；
动滑轮上有三段绳子，即n=3，则物体的重力为：G=nF-G动=3×5 N-2 N=13 N；

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