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第十二章 第３节 机械效率
复习：
1、做功的过程就是能量转化或转移的过程。
人使用机械对物体做了功，物体获得了能量。
思考：人在使用机械提升物体时能省功吗？(节省能量)
S=2h=4m
解：F=1/2(G物+G动)=11N
　 能量不可能凭空产生或消失,使用机械不能节省能量(省功),甚至还要消耗更多的能量。
物体克服重力做功：W物=G物h=20N×2m=40J
动滑轮克服重力做功：W动=G动h=2N×2m=4J
拉力做功：W=FS=11N×4m=44J
例：物重G物=20N，动滑轮重G动=2N，物体向上运动距离为2m，忽略绳重与摩擦，求：
（1）人的拉力F；
（2）绳子自由端运动的距离S；
（3）物体克服重力做的功；
（4）动滑轮克服重力做的功。
（5）拉力做的功；
1、有用功：直接对物体所做的功（工作目的）
2、额外功：由于机械自重和摩擦等因素影响，而不得不做的功（无用付出）
3、总功：使用机械做的全部功（实际付出）
W总 = W有 + W额
一、有用功和额外功
使用机械的目的：
改变力的方向
省力
省距离
不能省功，但在保证所做有用功一定时，额外功越少越好！
思考：大批工程师不断改良蒸汽机地目的是什么？
初期蒸汽机热效率3％
1840年凝汽式蒸汽机热效率8％
20世纪蒸汽机热效率达20％以上
现代汽油机热效率大概25%~40%
现代柴油机热效率大概35%-51%
1．定义：有用功跟总功的比值。
二、机械效率
2．公式：
η 读音：艾塔
3．机械效率总小于1，用百分数表示。
原因：
克服机械自重做功
（杠杆、动滑轮、绳子）
克服摩擦做功
（摩擦只能减小，不能消除）
起重机把质量为0.5t的重物匀速提升了3m，而它的电动机所做的功是3.4×104J，起重机的机械效率是多少？
例(教材)：
解： G=mg=0.5×103kg×10N/kg=5×103N
W有=Gh=5×103N×3m=1.5×104J
1．关于机械效率的说法中正确的是（ ）
A．越省力的机械，效率越高
B．做有用功越多的机械，效率越高
C．做相同的功，额外功的值越小，效率越高
D．做功越快的机械，效率越高
C
练习：
2．如图，忽略绳重和摩擦，用拉力F拉着10 N的重物匀速上升，绳子自由端移动2 m，动滑轮重力2 N，求：
（1）拉力F；
（2）物体上升的距离；
（3）有用功，总功，机械效率。
练习：
F
F
思考：
各种滑轮组的机械效率相同吗？
滑轮组的机械效率可能与哪些因素有关？
实验：测量滑轮组的机械效率
实验原理：
实验设计：
1、保持动滑轮G动、物重G物不变，改变物体提升高度h，测量机械效率；
2、保持动滑轮G动、物重G物不变，改变滑轮组绕线方式，测量机械效率；
3、保持动滑轮G动不变，改变物重G物，测量机械效率；
4、保持物重G物不变，改变动滑轮G动，测量机械效率；
注意：缓慢（匀速）拉动
实验猜想：
与h、绕线方式、G动、G物
物重G/N 提升 高度 h/m 有用功W有/J 拉力 F/N 移动 距离 s/m 总功 W总/J 机械
效率
η
1
2
3
实验记录：
实验：测量滑轮组的机械效率
现象：机械效率与运动距离、绕线方式无关。
实验记录： G动、G物一定，改变h、绕线方式
实验：测量滑轮组的机械效率
物重G/N 提升 高度 h/m 有用功W有/J 拉力 F/N 移动 距离 s/m 总功 W总/J 机械
效率
η
1
2
3
0.1
0.2
0.2
1
0.1
0.2
1
1
0.2
0.6
0.2
0.6
0.4
0.6
0.4
0.12
0.24
0.24
83.3％
83.3％
83.3％
现象：动滑轮重一定,物体越重，机械效率越高。
实验记录： G动一定，改变G物
实验：测量滑轮组的机械效率
物重G/N 提升 高度 h/m 有用功W有/J 拉力 F/N 移动 距离 s/m 总功 W总/J 机械
效率
η
1
2
3
0.1
0.2
0.4
1
0.1
0.1
4
2
0.1
0.5
0.3
0.3
1.5
0.8
0.3
0.15
0.45
0.24
83.3％
88.9％
66.7％
实验记录： G物一定，改变G动
实验：测量滑轮组的机械效率
物重G/N 提升 高度 h/m 有用功W有/J 拉力 F/N 移动 距离 s/m 总功 W总/J 机械
效率
η
1 2 0.1 0.8 0.3
2 2 0.1 0.7 0.4
现象：物重一定,动滑轮越重，机械效率越低。
0.2
0.2
0.24 83.3％
0.28 71.4％
F
三、滑轮组的机械效率
滑轮组机械效率：（忽略绳重与摩擦）
与运动距离、绕线方式无关；
物体越重，动滑轮越轻，机械效率越大。
实验推论：
（忽略绳重与摩擦）
（普适）
三、滑轮组的机械效率
1．图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6 N。
（1）实验时要竖直向上______拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为_____N，若钩码上升的高度为8cm,则弹簧测力计向上移动____cm,该滑轮组的机械效率为________。
（2）若仅增加钩码的个数，该滑轮组有机械效率将_______（填：“增大、减小或不变”）
缓慢
2.4
24
83.3%
增大
练习：
实验猜想：
可能和 坡度、粗糙程度 有关。
实验器材：长木板、小木块、弹簧测力计、刻度尺
四、测量斜面的机械效率
F
S
h
实验原理：
实验设计：
不断改变斜面倾角，测机械效率；
斜面倾角不变，铺棉布、毛巾，再测机械效率。
注意：
匀速拉动；
拉力与斜面平行。
斜面倾斜程度 木块 重量 G/N 斜面 高度 h/m 有用功 W有/J 拉力 F/N 斜面长 s/m 总功 W总/J 机械效率
η
较缓
较陡
很陡
结论：斜面越陡，越不省力，机械效率越高；
斜面越光滑，额外功越少，机械效率越高。
四、测量斜面的机械效率
实验记录：
1.如图所示，斜面长5m，高1m，工人用沿斜面方向400N的力把重1600N的木箱匀速推到车上，推力对木箱做的功是 J，斜面的机械效率是 。
2000
80%
练习：
2.如图，某人利用滑轮组提升重物，已知物重G物=20N，5s内物体提升高度为10m，拉力做功的功率为50w，忽略绳重与摩擦，求：
（1）绳子自由端运动的速度；
（2）物体克服重力做功的功率；
（3）滑轮组的机械效率。
练习：
小结：
对滑轮组：
（普适）
（忽略绳重与摩擦）
（普适）
对滑轮组：
①竖直方向
②水平方向
中考不考了！
小结：
（普适）

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