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机械效率
(第1课时)
生活中我们常常会遇到“效率”这个词，例如学习效率、工作效率等。
新课引入
利用机械帮助我们完成某项任务，也会涉及效率问题，我们称为机械效率。
那么机械效率的大小与什么因素有关呢？
【问题与猜想】
人们使用杠杆、轮轴、滑轮等机械是为了达到一定的目的。在使用中，有的机械可以省距离，有的机械可以省力。
双臂救援机器人
电动起重机
汽车的方向盘
不使用机械直接提升物体做的功，与使用机械提升物体做的功相同吗？
使用机械是否省功（例：动滑轮）
实验探究
如图甲，用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定高度，计算拉力所做的功W甲。
如图乙，用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，再次计算拉力所做的功W乙。
这两次拉力所做的功一样吗？为什么？
使用机械是否省功（例：动滑轮）
实验探究
F甲=2N
F乙= 1.2N
h乙=0.2m
h甲=0.2m
计算两次拉力做的功：
F甲=2N
s甲=0.2m
W甲=0.4J
实验结果表明：
使用机械不省功，由于机械有自重以及摩擦等因素的影响，使用机械反而要多做功。
s甲=0.2m
s乙=0.4m
F乙= 1.2N
s乙=0.4m
W乙=0.48J
总功：有用功与额外功之和. （W总= W有+ W额）
以使用动滑轮提升钩码进行分析
②额外功（W额）
要提升钩码，必须克服动滑轮和绳子的重力，同时还要克服摩擦做功。这些功是对人们无用但又不得不做的功叫做额外功。
①有用功（W有）
提升钩码是目的，有利用价值，克服钩码重力做的功是对人们有用的功叫做有用功。
W有 = G·h
③总功（W总）
人拉力做的功为总功 W总=Fs
用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功？
提水所做的功是有用功；
提水桶所做的功是额外功。
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？
提水桶所做的功是有用功；
提水所做的功是额外功。
想想议议
在保证所做有用功一定的情况下，人们总是希望额外功越少越好。即额外功在总功中所占的比例越少越好。
物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率。
一. 机械效率
5. 机械效率总是小于1的，通常用百分数表示。
1. 意义：
机械效率是反映机械做功性能的物理量。
2. 定义：
有用功跟总功之比。
3. 符号：
用“η”表示。
4. 公式：
η
=
W有
W总
解：
起重机匀速提升重物所用的力与物体所受的重力大小相等：
G=mg =0.5×103kg×10N/kg=5×103N
起重机提升重物所做的有用功：
W有=Gh=5×103N×3m =1.5×104J
起重机的电机做的总功：
W总=3. 4×104J
因此，起重机的机械效率：
例：起重机把质量为 0.5t 的重物匀速提升了 3m，而它的电动机所做功 3.4×104J，起重机的机械效率是多少？g 取10N/kg。
一些机械的机械效率
柴油机：28%～40%
起重机：40%～50%
抽水机：60%～80%
汽油机
22～27%
喷气发动机
50～60%
二. 机械效率的三种类型
类型1. 滑轮组竖直提升重物
如图，利用滑轮组把重力为G的物体提高h ；F 为动力，s为绳子自由端移动的距离。
①有用功：
W有=Gh
②总 功：
W总=Fs
③机械效率：
η
=
W有
W总
=
Gh
Fs
④额外功：
W额= G动h
（不计绳重和摩擦）
s
h
类型2：滑轮组水平拉动物体（不计滑轮及绳重）
使用滑轮组用力F沿水平方向匀速拉动物体，物体与水平面的摩擦力为f， s绳为绳子自由端移动的距离，s物为物体移动的距离。
①有用功：
W有= f s物
②总 功：
W总=Fs绳
③机械效率：
η
=
W有
W总
=
f s物
Fs绳
s绳
s物
f
类型3：用斜面提升物体
如图，用力F沿斜面把重力为G的物体提高，h为斜面的高度，
s为斜面的长度。f 为物体与斜面间的摩擦力。
①有用功：
W有=Gh
②总 功：
W总=Fs
③机械效率：
η
=
W有
W总
=
Gh
Fs
④额外功：
W额= f s
s
f
1．升旗过程中，克服旗的重力做的功是_________，克服摩擦力做的功是_________；人对绳子拉力做的功是_______.(填“有用功”“额外功”或“总功”)
有用功　
额外功　
总功　
课堂训练
2．工人利用如图所示的滑轮组将重900N的物体竖直向上匀速提升0.5m，工人所用的拉力F为600N，(不计摩擦和绳重)，求：
①人的拉力做的功为多少J？
②人通过滑轮组所做的有用功？
③此滑轮组的机械效率为多少？
④动滑轮的重力；
解：①由图知n＝2，
拉力端移动距离 s=2h=2×0.5m=1m
拉力做的总功 W总＝Fs＝600 N×1m＝600 J.
②工人做的有用功 W有＝Gh＝900 N×0.5 m＝450 J
③滑轮组的机械效率 η=W有/W总=450J/600J=75%.
④由于不计摩擦和绳重，拉力 F＝（G＋G动）/2
所用动滑轮的重 G动＝2F-G＝2×600 N-900 N＝300 N
3. 如图所示，在20N的水平拉力F作用下，重200N的物体沿水平面向左做匀速直线运动，物体与地面间的滑动摩擦力为48N。则：
①滑轮组的机械效率为多少？
②若物体的速度为0.2 m/s，则拉力做功的功率是多少？
滑轮组的机械效率 = =
解：①由图可知，n＝3，
②功率 P＝Fv＝20 N×3×0.2 m/s＝12 W
4.在斜面上将一个重4.5N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的力是1.8N，斜面长1.2m、高0.3m。把重物直接提升h所做的功作为有用功，求这个斜面的机械效率。
= = 62.5%
W有=G·h=4.5N×0.3m=1.35J
W总=F·S=1.8N×1.2m=2.16J
解：

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