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第九章 机械和功
六、测滑轮组的机械效率
六、测滑轮组的机械效率
有用功
对人们有用的必须要做的功
并非我们需要但又不得不做的功
有用功与额外功的总和
有用功跟总功的比值叫作机械效率
什么是机械效率，表达式是什么？
额外功
总功
W有用
W总
η＝
有用功、额外功、总功的概念是什么？
如何测量机械效率？
温故知新
知道需要测量的物理量和他们之间的关系。
02
知道测滑轮组机械效率的原理；
01
知道影响滑轮组机械效率的因素；（重点）
03
实验原理
实验器材
弹簧测力计、刻度尺、
铁架台、滑轮、细线、钩码。
测量滑轮组的机械效率
W有用
W总
Gh
Fs
＝
η＝　　　　　　　　　　
实验方法
控制变量法。
思考
2. 怎样提升滑轮组，弹簧测力计的读数才准确？
弹簧测力计要竖直向上匀速拉动滑轮组
3. 用弹簧测力计测拉力读数时，弹簧测力计应处于向上匀速运动中，还是静止状态？
向上匀速运动中（静止状态不做功）
1. 怎样知道所提升钩码受到的重力？
用弹簧测力计测出，不能用G=mg计算。
先把钩码（的上沿或下沿）对准刻度尺某一整刻度处,读出重物的初位置，同时用有色笔在细绳的适当位置做标记，读出绳端的初位置，竖直向上匀速拉动弹簧测力计后，再读出重物的末位置和绳端的末位置，重物两次位置差为钩码上升的高度，细绳两次位置差为绳端移动的距离。
4. 如何测量钩码上升的高度h？细绳自由端通过的距离s？
1.将弹簧测力计调零，用弹簧测力计测出钩码所受重力G并记录在表格中 。
2.如图所示组装实验器材，用弹簧测力计竖直向上匀速拉绳子自由端，绳子自由端所受拉力用F 表示，绳子自由端移动的距离用s表示，钩码上升的高度用h表示。用弹簧测力计测出F，用刻度尺分别测出s、h，并把测量数据记录在表格中。
实验步骤
，
3.更换不同的钩码，用同一滑轮组提升，将测量数据G、F、s、h记录到数据表格。
5.利用公式
计算滑轮组的机械效率η，并将η值记录在表格中。
4.更换不同的滑轮组，提升同一钩码，将测量数据G、F、s、h记录到数据表格。
G/N h/m F/N s/m W有/J W总/J
1
2
3
使用同一滑轮组，改变提升钩码重力：
实验数据记录表
G/N h/m F/N s/m W有/J W总/J
1
2
保持钩码重力一定，改变动滑轮重：。
演示：测量滑轮组机械效率
实验结论
1.用同一滑轮组提升不同的重物，重物越重，机械效率越高。
2.物重一定，动滑轮越重，机械效率越低。
关于测量滑轮组机械效率的几点说明：
1.在测滑轮组的机械效率时，可以不测量 s 和 h；
2.若不考虑绳重和摩擦，只计动滑轮重力时：
即：
η=
G+G动
G
Gh
Fs
＝
η＝　　　　　　　　　　
Gh
Fnh
＝
G
nF
即：
η＝　　　　　　　　　　
G
nF
η＝　　　　　　　　　　
G
nF
＝
G＋G动
G
F=
G+G动
n
影响滑轮组机械效率的因素
1.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
2.物重
（物重增加，机械效率提高）
3.动滑轮重
（动滑轮重减小，机械效率提高）
在探究“影响滑轮组机械效率的因素”时，小明同学用图所示甲、乙两个相同的滑轮组来验证的猜想是：滑轮组的机械效率可能与（　　）
A．被提升物体重力有关
B．动滑轮重力有关
C．物体被提升的高度有关
D．承重绳子的段数有关
例
A
甲
乙
练一练
在如图所示的滑轮组装置中，所挂重物的重力G＝50 N，当施加在绳子自由端的拉力为F＝30 N时，重物恰好匀速上升，绳重及一切摩擦均可忽略不计。由此可知（　　）
A．该装置的机械效率为60%
B．该装置的机械效率为55.6%
C．该装置中动滑轮重为5N
D．该装置中动滑轮重为10N
D
G
F
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：
（1）此实验所用滑轮的个数至少是____个，其中动滑轮有_____个。
（2）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______（选填“大于”“小于”或“等于”）第一次的机械效率。
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
例
拓展：测量斜面的机械效率
实验猜想
实验器材
注意事项
斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关
要匀速拉动物体，拉力要与斜面平行。
弹簧测力计、刻度尺、长木板、木块
实验原理
W有用
W总
Gh
Fs
＝
η＝　　　　　　　　　　
1.测量木块的重力，记录数据；
2.把木块用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉；分别记录拉力F、木块沿斜面移动的距离s、小车上升的高度h；
3.改变斜面的倾斜程度，重复步骤2。
实验过程
记录数据：
斜面的倾斜程度 木块重 G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长 s/m 有用功 W有/J (Gh) 总功 W总/J (Fs) 机械效率η
较缓
较陡
最陡
0.06
1.7
1.7
1.7
0.1
0.14
0.4
0.5
0.6
0.82
0.82
0.82
0.1
0.17
0.24
0.33
0.41
0.49
30 ％
41％
49 ％
演示：测量斜面机械效率
结论：
光滑程度相同的斜面，斜面越倾斜，越费力，机械效率越高。
1.斜面的倾斜程度
（光滑程度一样的斜面，倾斜程度越大，机械效率越高）
2.斜面的粗糙程度
（倾斜程度一样的斜面，斜面越光滑，机械效率越高）
影响斜面机械效率的因素
例
如图，在斜面上将一个重为25N的物体匀速从斜面底端拉到顶端，沿斜面向上的拉力F＝9N，斜面长s＝2m、斜面高h＝0.5m。下列说法正确的是（　　）
A．克服物体重力做功50J
B．额外功为18J
C．物体受到的摩擦力为2.75N
D．斜面的机械效率为67.5%
C
练一练
如图所示，斜面长5m，高1m，木块重100N，小明用F＝32N的力将物体从底端沿斜面匀速拉到顶端，则下列说法正确的是（　　）
A．小明做的有用功为32J
B．木块受到的摩擦力为32N
C．斜面的机械效率为20%
D．小明做的总功为160J
D
F
测滑轮组的机械效率
测量滑轮组的机械效率
测量斜面的机械效率
动滑轮重
摩擦、绳重等
斜面的倾斜程度
斜面的粗糙程度
物重
1．某同学想通过实验来探究“影响滑轮组的机械效率的因素”，如图所示，并测算了各次实验装置的机械效率。关于他的实验过程，下列说法中不正确的是（　　）
A．在①实验中，应匀速竖直向上拉动绳子
B．由①②可知：滑轮组的机械效率与绳子
的绕法无关
C．由②③可知：同一滑轮组提起物重越大，
机械效率越低
D．为使实验的结论更具可靠性，应换用不同的装置进行多次实验归纳得出普遍规律
C
2．如图所示，将重为100N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端。已知斜面的长是5m，高是2m，拉力F＝50N，则该装置的机械效率为（　　）
A．40%
B．50%
C．80%
D．100%
A
F＝50N
3．有一个螺旋形滑梯高为3m，螺旋轨道滑行的距离为5m（如图）。把质量为30kg的小孩从滑梯的底部沿着螺旋轨道匀速推上滑梯的顶端。如果小孩受到的摩擦力为30N，则小孩受到沿滑梯向上的推力为　 　N，滑梯的机械效率为　 　。（g取10N/kg）
210
85.7%

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