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11.5 机 械 效 率（29张PPT）
学习目标：
1.通过探究动滑轮，知道有用功、
总功、额外功以及它们之间的关系；
2.理解机械效率的概念及公式，会计算；
3.会分析影响动滑轮机械效率的因素。
小明利用动滑轮把木料拉上四楼时，
手拉绳做功了吗？
动滑轮对木料做功了吗？
手拉绳子做的功和动滑轮对木料做的功大小相等吗？
问
题
手拉绳子做的功和动滑轮对木料做的功大小相等吗？
1.实验需要测哪些物理量？

2.测量这些物理量，需要那些测量工具呢？

3.改变钩码的个数，重复实验.

4.设计一个表格记录实验中需要测量的数据.
活动：再探动滑轮
动力对机械做的功 W2 机械对物体做的功 W1
(手拉绳） （动滑轮拉钩码）
数据分析：
＞
想一想：分析实验数据，你发现拉绳做的功和动滑轮拉钩码做的功哪个更大？原因是什么？
实验
序号
手拉绳子的力F/N
手移动的
距离s/cm
钩码的
重力G/N
钩码上升的高度h/cm
1
0.60
10
1.00
5
2
0.85
10
1.50
5
3
1.10
10
2.00
5
１. 是目的，所做
的功叫做 ，记做 。
2.克服 和 所做的功，
不是所需要的，但又不得不做，
这部分功叫做 ，记做 。
做的功叫做 ，
记做 。
三者之间关系： .
阅读 P22 回答下列问题：
将钩码提升一定高度
有用功
W有用
摩擦力
动滑轮重力
额外功
W额外
手拉绳
总功
W总
W总 =
W有用
W额外
+
总 功： .
有用功： .
额外功： .
人在使用机械做功时：
对人有用的功
对人没用但又不得不做的功
动力对机械做的所有的功
区分 有用功/总功/额外功
对水做的功是 .
对桶做的功是 .
目的：
用桶从井里打水
目的：
将掉到井里的桶提上来
对整个水桶做的功是 .
对桶做的功是 .
对整个水桶做的功是 .
对水做的功是额外功
有用功
总功
额外功
有用功
总功
例.做值日时，小阳将一桶水从一楼提到二楼．此过程中，关于他做功的说法，正确的是 ( 　　)
A. 对桶做的功是有用功　
B. 对水做的功是有用功
C. 对水做的功是额外功　
D. 克服自身重力做的功是总功
B
W总=
W有=
W有=
W总=
FS绳
G物h
fS物
FS绳
W总=
W总=
W有=
W有=
FS
G物h
FS
G物h
h
S
机械效率
【定义】
有用功与总功的比值叫作机械效率
【公式】
【特点】
1.机械效率以百分数形式表示
3.由于摩擦等因素必然存在
所以 W额 必然存在
机械效率总小于100﹪
理想机械的机械效率等于100﹪
2.机械效率没有单位
常用机械的效率
起重机的效率40%~50%
柴油机的效率约 35%
滑轮组的效率60%~80%
例.机械甲的机械效率比机械乙的机械效率高，这表明 (　　)
A. 甲做的有用功比乙做的有用功多　
B. 甲做的总功比乙做的总功少
C. 做相同的总功，甲做的有用功比乙做的有用功多　
D. 做相同的总功，甲做的有用功比乙做的有用功少
C
W W W ?
1.用定滑轮匀速提升质量为 20kg 的物体， 拉力为 220 N，物体升高 2m .
求：有用功 总功 定滑轮的机械效率
算一算：前面实验中不同情况下动滑轮的机械效率。
议一议：动滑轮的机械效率可能与哪些因素有关？
实验
序号
手拉绳子
的力F/N
手移动的
距离s/cm
钩码的
重力G/N
钩码上升的高度h/cm
1
0.60
10
1.00
5
2
0.85
10
1.50
5
3
1.10
10
2.00
5
在测量滑轮组的机械效率的实验中：
（1）实验原理是 。
（2）实验需要直接测量的物理量是 、 、 。
和 。
（3）需要的测量工具是 。
和 。
（4）在测量绳端拉力时，应 拉动弹簧测力计，使钩码 上升。
物重G
拉力F
物体上升的高度 h
绳端移动的距离 s
弹簧测力计
刻度尺
竖直
匀速
实验结论：
（1）同一滑轮组，被提升物体重力越大，机械效率越高。
（2）重物一定时，动滑轮越重，机械效率越低。
实验次数
物体重力G/N
物体上升高度h/m
拉力F/N
绳端移动距离S/m
有用功
W有/J
总功W总/J
机械效率η
1
2
3
影响滑轮组的机械效率有哪些?
1.动滑轮的重力
2.轮与轴间的摩擦
3.与提升物体的重力有关
提高滑轮组机械效率的方法：
1.增加物体重力
2.减小动滑轮重力
3.减小轮与轴之间的摩擦
物重 G
拉力 F
物体上升的高度 h
绳端移动的距离 s
思考：
上述实验中四个物理量是不是一定都要测量？
哪些可以不需要测量？
思考：若没有刻度尺，实验能否正常进行？
没有刻度尺也可以
思考：将图乙、图丙、图丁分别与图甲进行比较，机械效率大小关系如何？（滑轮和钩码的重力都相同）
甲
乙
丙
丁
归 纳：滑轮组的机械效率与绳子的绕法、省力的多少、做功的多少无关。
机械效率（ η ）: 有用功 W有用 跟 总功 W总 的比值
注意：
（2）任何机械的机械效率总小于1 ，为什么？
（1）机械效率常用百分数来表示
η=( 有用功/总功 )×100％
η = ( W有用/ W总 ) ×100％
公式：
（3）机械效率大的含义？
有用功与总功比值大；
额外功与总功比值小；
在总功一定时，有用功多。
W W W ?
2.用杠杆将质量为 18 kg 的物体匀速提升 50cm 的过程中，杠杆的机械效率为 90% ，则提升该物体需要做多少总功？
W W W ?
3. 用如图所示的滑轮组匀速起吊 600 kg 的物体，滑轮组的机械效率为 80% ，使物体上升 5 m
所做的 有用功 是多少？
所做的 总功 是多少？
绳端拉力 F 是多大？
W总=
W总=
W有=
W有=
FS
G物h
FS
G物h
h
S
探究 杠杆和斜面 机械效率的影响因素
类型一　探究杠杆机械效率的影响因素
1. 某实验小组利用如图所示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：
① 用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G 的两个钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；
② 竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持O点位置不变)，在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2.(不考虑摩擦)
次　序
钩码悬挂点
钩码移动距离h/m
拉力F/N
测力计移动距离s/m
机械效率η
1
A点
0.10
0.7
0.30
71.4%
2
C点
0.15
1.2
0.30
83.3%
回答下列问题：
杠杆机械效率的表达式η1＝____________.
(2) 本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响
杠杆机械效率的主要因素是___________________．
(3) 将三个相同的钩码悬挂在A点匀速提高相同高度时，该杠杆的机械效率为η2，则η2________(＞/＝/＜)η1.
?????1?????2×100%　
?
杠杆自身的重力
>
(4) 实验结束后，小明分析测量的数据发现：用弹簧测力计竖直向上拉，使杠杆处于水平平衡状态时，测出的拉力F×OB≠G×OA，其原因是__________________________．
受杠杆自重的影响
类型二　探究斜面机械效率的影响因素
2. 用图示装置探究“斜面机械效率”，实验记录如表．
(1) 沿斜面拉动物体时，应使其做____________运动．
(2) 根据图中测力计的示数，可知第2次实验的机械效率为________(结果精确到0.1%)．由实验可得初步结论：斜面倾斜程度相同时，________越小，机械效率越大．
(3) 第1次实验中，木块所受摩擦力为________N(结果保留两位小数)．
实验次序
物体种类
物重G/N
斜面高h/cm
斜面长s/cm
机械效率η
1
木　块
4
15
90
60.6%
2
小　车
4
15
90
?
匀速直线
95.2%
摩擦力
0.43
斜面的机械效率影响因素：
斜面的倾斜程度
斜面的粗糙程度
1.在斜面粗糙程度相同时,斜面越陡,机械效率越高。
2.在斜面倾斜程度相同时,斜面越粗糙,机械效率越低。
实验结论：
与物重无关
例.如图所示，BA、CA 两个光滑斜面的高度均为 h，现将同一物体分别沿 BA、CA 两个光滑斜面以相同速度匀速拉到顶端 A，所用拉力分别为F1、F2，拉力做功为W1、W2，拉力做功的功率为P1、P2，则 ( )
A. F1 ＜ F2，W1＜W2 P1＜P2
B. F1 ＜ F2，W1＞W2 P1＞P2
C. F1 ＜ F2，W1= W2 P1＜P2
D. F1 ＜ F2，W1= W2 P1＞P2
C
例.工人利用如图所示的滑轮组将重物匀速提升2 m，所用的拉力为250 N，滑轮组的机械效率为80%(不计绳重和各处摩擦)．
求：(1) 拉力所做的总功．
(2) 拉力所做有用功．
(3) 提升物体的重力大小．
s＝2h＝2×2 m＝4 m，
W总＝Fs＝250 N×4 m＝1 000 J
(2) 由η＝ W有用?W总??×100% 可得，
W有用＝η×W总＝80%×1 000 J＝800 J
?
(3) 由 W有用＝Gh 可得，G＝ W有用?h??＝800????2????＝400 N

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