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第五节 机械效率
第十章 机械与人
要把重100N的沙子运上三楼。下图画了三种办法。
哪种办法最好，哪种办法最不好？
情景分析
思考
人提沙子做功
对沙子做功
对桶做功
W1 = 600 J
克服自重做功
总功 3120J
额外功2520 J
沙子重100 N 人体重400 N 动滑轮重10 N
桶重 20 N 口袋重 5 N 地面到三楼高 6 m
W2 = 120 J
W3 = 2400 J
有用功600 J
情景分析
对沙子做功
W1 = 600 J
对桶做功
对动滑轮做功
有用功600J
额外功180J
沙子重100 N 人体重400 N 动滑轮重10 N
桶重20 N 口袋重5 N 地面到三楼高6 m
人拉滑轮利用桶做功
W2 = 120 J
W3 = 60 J
总功 780 J
情景分析
对沙子做功
对口袋做功
对动滑轮做功
人拉滑轮利用口袋做功
沙子重100 N 人体重400 N 动滑轮重10 N
桶重20 N 口袋重5 N 地面到三楼高 6 m
W1 = 600 J
W2 = 30 J
W3 = 60 J
有用功600J
额外功90J
总功 690 J
这种办法最好！
情景分析
额外功
在做有用功的同时，人们不需要但又不得不做的功，叫做额外功。
有用功
我们要做的，必须做的功，叫做有用功。
实现目的而做的功
克服机械自身的重力和摩擦等而做的功
有用功加额外功是总共做的功，叫总功。
即：W总=W有用+W额外
总 功
动力对机械所做的功
G
F
提升重物是目的，是有用功。
要达到目的，完成有用功，必须施加力 F 对滑轮做功，是总功。
提升重物，要克服滑轮重力和
摩擦而额外做功，否则不能完成任务。这个功不是目的而又不得不做，是额外功。
例如：滑轮
认识机械效率
在使用机械工作时，有用功在总功中所占份额越多越好。它反映了机械的一种性能，物理学中表示为机械效率。
1．定义：有用功和总功的比值。
2．公式：
3．用百分数表示。
用如图所示的滑轮组,将重1200 N的物体A在100 s的时间里匀速竖直提升10 m,已知此过程中,拉力F做功的功率为150 W。不计绳重和摩擦。求:
(1)拉力F所做的有用功。
(2)拉力F所做的总功。
(3)拉力F的大小。
(4)滑轮组的机械效率η。
思考
[答案]解：
(1)提升重物过程中拉力F做的有用功:
W有=Gh=1200 N×10 m=12000 J。
(2)拉力做的总功:W总=Pt=150 W×100 s=15000 J。
(3)由图知,n=3,绳端移动的距离:
s=3h=3×10 m=30 m,
由W总=Fs得,拉力:F===500 N。
(4)滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=80%。
实验原理
实验器材
注意事项
弹簧测力计、刻度尺、
铁架台、滑轮、细线、钩码。
竖直向上，缓慢拉动测力计。
实验探究
滑轮组的机械效率
G/N h/m F/N s/m W有/J W总/J η
1
2
3
F
实验1 保持动滑轮重一定，改变钩码重力
结论：动滑轮重一定，物重越大，机械效率越高。
G/N h/m F/N s/m W有/J W总/J η
1
2
实验2 保持钩码重力一定，改变动滑轮重。
结论：物重一定，动滑轮越重，机械效率低。
F
F
影响滑轮组机械效率的因素
摩擦、绳重（轮与轴及轮与绳之间）
（减小摩擦可以减少额外功，提高机械效率）
如：加强机械运动部位的润滑、采用轻质细绳
物重
（物重增加，机械效率提高）
动滑轮重
（动滑轮重减小，机械效率提高）
点击上方图片，即可观看视频
在“测滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行两次实验，实验数据如下表：
⑴此实验所用滑轮的个数至少是____个，其中动滑轮有_____个。
⑵第一次实验测得滑轮组的机械效率为________，第二次实验时滑轮组的机械效率______第一次的机械效率（选填“大于”“小于”或“等于”）
次数 钩码重/N 钩码上升高度/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计移动距离/cm
1 2 10 0.8 40
2 5 5 1.5 20
3
2
62.5%
大于
思考
课堂小结

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