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物理八年级下册 HK
第十章 机械与人
第5节 机械效率
要把重100N的沙子运上三楼。下图画了三种办法。同学们讨论一下：哪种办法最好，哪种办法最不好，为什么？
思考与讨论
对空桶做功;
克服自身重力做功.
并不需要做，但
又不得不做的功.
对人们有用
必须做的功.
他的目的是：
把沙子运上三楼.
手提水桶提沙子
·对砂子做功;
一、有用功和额外功
1.有用功（W有）：为了达到工作目的，必须做的功.
2.额外功（W额）：为了达到工作目的，并非我们所
需要但又不得不做的功.
3.总 功（W总）：动力所做的所有功,
即有用功与额外功的总和:
W总 = W有 + W额
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。
对砂子做功
对空桶做功
对动滑轮做功
W有
方法2：
方法3：
}
W额
}
W总
对砂子做功
对口袋做功
对动滑轮做功
W有
}
W额
}
W总
另两种提沙方法中做的有用功、额外功、总功分别是哪些？
方法2
方法3
动滑轮提水桶提沙子
动滑轮提口袋提沙子
无论采取那种方法都必须做的功。即：为达到目的所必须做的功。
（1）举高重物时：
W有用=G物·h
W有=f摩擦·S物
（2）在粗糙水平面上移动物体时：
有用功
并非人们需要但又不得不做的功:
（1）克服机械自重做功：
W额外=G动滑轮·h
使用动滑轮或滑轮组时：
（2）克服机械间的摩擦做功：
使用斜面时：
W额外=f摩擦·L
额外功
动力对机械所做的功.
有用功和额外功的和等于总功。
W总=W有用+ W额外
公式（1） ：
公式（2） ：
W总=F动力·S动力
作用在机械上的动力
动力作用点移动的距离
总功
三种提沙方法中的W有、W额、W总分别为多少？
W有1 = G沙 h
方法2：
方法3：
W额1 =（G桶 + G人）h
W总1 =（W有1 + W额1）
方法1：
= 100N×6m
= 600J
= (20N+400N)×6m
= 2520J
= 3120J
W有2 = G沙 h = 600J
W额2 =（G桶 + G轮）h
W总2 =（W有2 + W额2）
= (20N+10N)×6m
= 180J
= 780J
W有3 = G沙 h = 600J
W额3 =（G袋 + G轮）h
W总3 =（W有3 + W额3）
= (5N+10N)×6m
= 90J
= 690J
3m
3m
沙子重100N 桶重20N
体重400N 口袋重5N
动滑轮重10N
方法2
方法1
方法3
二、机械效率
（1）机械效率通常用百分数表示，没有单位.
1. 定义：有用功跟总功的比值叫机械效率（η）
（2）机械效率总小于1 .
（因为有用功总小于总功）
2. 公式：
%
3. 特点：
三种提沙方法中的机械效率η分别为多少？
W有1 = G沙 h
方法2：
方法3：
W额1 =（G桶 + G人）h
方法1：
= 100N×6m
= 600J
= (20N+400N)×6m
= 2520J
= 3120J
W有2 = G沙 h = 600J
W额2 =（G桶 + G轮）h
= (20N+10N)×6m
= 180J
= 780J
W有3 = G沙 h = 600J
= (5N+10N)×6m
= 90J
= 690J
η1 =
W有1
W总1
=
}
600J
3120J
= 19.2%
η2 =
W有2
W总2
}
=
600J
780J
= 76.9%
η3 =
W有3
W总3
}
=
600J
690J
= 87.0%
再算算：
有用功相同，额外功越少机械效率越高
W总1 =（W有1 + W额1）
W总2 =（W有2 + W额2）
W额3 =（G袋 + G轮）h
W总3 =（W有3 + W额3）
机械效率公式：
起重机的机械效率是60%
它表示什么意思？
1.使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比是60%。
2.也可以说有用功在总功中占有60%，另外额外功占40％。
4.机械效率的意义
有用功所占总功的比例越大，机械效率越高。
机械效率与是否省力.功率大小. 提升高度.绳子的绕法.做功的多少无关。
例1.用一动滑轮将重400N的货物匀速提高2m，所用拉力是250N，求此滑轮的机械效率多少？
已知：G=400N h=2m S=4m F=250N
求：η
答：动滑轮的机械效率约为83.3%。
=250N×4m=1000J
解：W有=Gh=400N×2m=800J
80%
请你判断：1.下面说法中是否正确？
1．有用功越多，机械效率越高（ ）
2．额外功越少，机械效率越高（ ）
3．物体做功越慢，机械效率越低（ ）
4．做总功越多，机械效率越低（ ）
5．做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高（ ）
6．做相同的总功时，有用功越多，机械效率越高（ ）
7．机械效率越高，越省力（ ）
√
√
×
×
×
×
×
探究动滑轮的机械效率
一、影响动滑轮的机械效率的因素
减轻动滑轮自重;
减小滑轮转轴间的摩擦力;
增加提升的物重。
减轻绳重;
二、如何提高动滑轮的机械效率
1、动滑轮自重、滑轮摩擦、绳重.
2、提升的物体重力.
滑轮组的机械效率与提升的高度、绳子的股数无关。
为得出滑轮组的机械效率，需要求出有用功和总功，为此需要测出哪些物理量？每个量怎样测量？
弹簧测力计、 刻度尺、钩码、滑轮组两个、铁架台、长约2m的细绳。
实验探究：滑轮组的机械效率总是一定的吗？
重力G、拉力F、绳子移动距离S、重物上升高度h
原理：η=W有用/W总 对物体做功为有用功：W有用=Gh(提重物)=fs物（水平移动物体）拉力做的功为总功：W总=Fs
实验器材
在测定滑轮组机械效率的实验中：
⑴根据的原理是_____________。
⑵实验中需要的测量工具有________和____________。
⑶需要直接测量的物理量有：绳端的拉力F、___________、__________和______________。
⑷注意事项：实验时拉力的方向应尽量________，且应在钩码__________的过程中读取拉力的大小。
η=W有／W总
刻度尺
弹簧测力器
物体重G
物体上升距离h
绳自由端移动距离S
竖直向上
匀速移动
同一滑轮组提不同的重物，机械效率是否相同？
实验数据：
机械效率
有用功
W有用
（J）
鈎码上升高度
h（m)
总功
W总
J
拉力移动距离
S（m)
鈎码重
G(N)
0.5
1.0
0.1
0.3
2.0
0.1
0.9
0.3
0.15
0.1
66.7%
0.27
0.2
74.1%
拉力
F（N）
使用相同的滑轮组提升不同的物体时，物体越重,则机械效率越高。
不同滑轮组，提相同的重物，机械效率是否相同？
4.0
4.0
1.5
1.2
0.1
0.1
0.3
0.5
0.4
0.4
0.45
0.60
88.9%
66.7%
提升相同的物体，动滑轮越重，则机械效率越低。
1、使用相同的滑轮组提升不同的物体时，物体越重,则机械效率越高。
2、提升相同的物体，动滑轮越重，则机械效率越低。
实验结论
思考题：如果没有刻度尺，不能测量h和s，还能否测滑轮组的机械效率？
提高滑轮组机械效率的途径：
主要从减小额外功入手，额外功主要包括：由于机械本身的重力和机械之间的摩擦使在使用机械时多做了功。
1、改善机械的结构，减轻机械本身的重力
2、加强润滑，减小机械间的摩擦
提高机械效率的意义：减小额外功，在有用功相同时，从而减小总功，节约能量。
1、下列有关机械效率的概念的叙述中正确的是
（ ）
A、机械效率越大，做功越快
B、做有用功越多时，机械效率越大
C、机械效率越大，又省力又省功
D、机械效率越大，有用功占总功的比值越大
D
课堂训练
2、小均用动滑轮将质量为40kg的货物匀速提高了5m ，他用250N的拉力拉了10s，下列说法正确的是：( )（g 取10N/kg）
A．有用功为200J
B．额外功为500J
C．动滑轮的机械效率为75%
D．小均的功率为200W
B
3、使用机械效率高的机械比效率低的机械相比，下列说法正确的是（ ）
A.更省力
B.更省距离
C.功率更高，节约时间
D.有用功相同时更省功，节约能量
E.使用更方便
D
2.如图所示，为使重为1500N的物体匀速移动到长100m斜面的顶端，若斜面的高为10m.如果不计摩擦，需要的推力是多大？若实际需用180N的推力，则这个斜面的机械效率是多少？摩擦力是多大？
G
F
L
h
3、在新农村建设中，为将—批建材运到10 m高的施工处，工人利用如图所示的滑轮组提升建材。装置中动滑轮重100N，工人每次匀速提升一箱重400N的建材，不计绳重和摩擦。试问：
(1)每次提升建材时的有用功、额外功各是多少？
(2)该滑轮组的机械效率是多少
（3）为加快施工进度，张师傅建议用电动机做动力替代人提升建材。为了安全，改装后每次可吊起四箱建材，建材匀速上升时的速度为0.4m/s。仓库中现有两台电动机，型号分别为“220V 0.8kW”、“220V 3kW”，请你通过计算说明应选哪台电动机才能使配置更为合理。
4、在不计绳重和摩擦的情况下利用如图所示的甲、乙两装置分别用力把相同的物体匀速提升相同的高度若用F甲、F乙表示所需拉力，η甲，η乙表示甲、乙两装置的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功。
A、 F甲>F乙，η甲＝η乙，W甲＝W乙
B、 F甲=F乙、η甲＞η乙，W甲＞W乙
C、 F甲D、 F甲>F乙、η甲＞η乙，W甲＜W 乙
探究动滑轮的机械效率
一、影响动滑轮的机械效率的因素
减轻动滑轮自重
减小滑轮转轴间的摩擦力
增加提升的物重。
减轻绳重
二、如何提高动滑轮的机械效率
1、动滑轮自重、滑轮摩擦、绳重
2、提升的物体重力
滑轮组的机械效率与提升的高度、绳子的股数无关。
如何提高动滑轮的机械效率
减轻动滑轮自重
减小滑轮转轴间的摩擦力
提高提升的物重。
减轻绳重
方法一
方法二
一、机械的三种功：
有用功——有利用价值的功。
总功——动力对机械所做的功。
额外功——对人们无利用价值而又不得不做的功。
二、机械效率：
1、定义：有用功与总功的比值。
2、公式讨论：
知识小结

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