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第十二章　简单机械
第2节　机械效率(2分)
考点
热机效率
考点清单
◎理解机械效率；会设计实验测定简单机械的效率．
1. 三种功
(1)有用功：无论是否使用机械必须要做的功，用①____ 表示。
(2)额外功：使用机械时，并非我们需要又不得不做的功，用②______表示。
W有
W额
(3)总功：有用功与额外功之和，用③________表示，W总＝④______________。
2. 机械效率
(1)定义：⑤__________跟⑥________的比值，用符号⑦______表示。
(2)公式：η＝⑧______。
(3)特点：使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是⑨________总功，所以机械效率总是⑩______1的，通常用百分数表示．(均选填“大于”或“小于”)
W总
W有＋W额
有用功
总功
η
小于
小于
(4)机械效率的意义：充分地发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。
(5)提高机械效率的方法：改进结构，使它更合理、更轻巧．有用功一定时，减少额外功(减少机械重力、 ________摩擦)。
3. 机械效率的计算 （见常考类型剖析方法指导）
减小
机械效率相关计算(重点)
常考类型剖析
类 型
例1 如图所示，物体重180 N，动滑轮重10 N，小明用100 N的拉力(方向不变)将物体匀速提升2 m，用了10 s，则此过程中有用功是____J，
额外功是_____J，拉力的功率是
___W，滑轮组的机械效率是____。
例1题图
360
40
40
90%
例2　 用如图所示滑轮组拉着重为30 N的物体A匀速前进0.2 m，则绳子自由端移动的距离为_____ m；若物体A与地面的摩擦力为9 N，则拉力所做的有用功是______ J；若实际拉力F＝4 N，则该滑轮组的机械效率为_______。
例2题图
【解析】由图可知，动滑轮上的绳子股数n＝3，物体移动距离为s物＝0.2 m，所以绳子自由端移动的距离：s绳＝3s物＝3×0.2 m＝0.6 m，拉力克服摩擦力做的有用功W有用＝Fs＝9 N×0.2 m＝1.8 J；拉力做的总功W总＝Fs＝4 N×0.6 m＝2.4 J；滑轮组的机械效率η＝
×100%＝ ×100%＝75%.
【答案】0.6　1.8　75%
例3　 往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去。如图所示，工人用3 m长的斜面，把120 kg的重物提高1 m，假设斜面很光滑，则需要施加的推力为_____；若实际用力为500 N，斜面的机械效率为_____，重物受到的摩擦力为______。(g取10 N/kg)
例3题图
【解析】假设斜面很光滑没有摩擦，则工人没有做额外功，总功等于有用功，即FL＝Gh，F×3 m＝120 kg×10 N/kg×1 m，F＝400 N；若实际用力为500 N，斜面的机械效率为η＝ ×100%＝ ×100%＝
×100%＝80%；由于额外功W额＝W总－W有用＝F实L－Gh＝500 N×3 m－120 kg×10 N/kg×1 m＝300 J，则摩擦力f＝ ＝100 N。
【答案】400 N　 80%　100 N
物理量
简单机械 有用功 总功 机械效率
物体G
上升高
度为h
，所做
的功
W有＝Gh 拉力F移动s所做的
功W总＝Fs(s＝nh
，n为动滑轮上承
担物重的绳子段数)
(若不计绳重
和摩擦，因nF
＝G＋G动则
，物体越重，
机械效率越高)
拉力F移动的距离
为s，所做的功W总
＝Fs
物理量
简单机械 有用功 总功 机械效率
克服摩擦力所做的功W有＝
fs物 拉力F移动s所做的功W总＝Fs＝Fns物
实验突破
实 验
测量滑轮组的机械效率
1. 实验原理(η＝ )
2. 实验过程中弹簧测力计的拉动方式(竖直向上缓慢匀速拉动)
3. 弹簧测力计的使用和读数
点
命
题
4. 控制变量法的应用：使用同一滑轮组，将不同数量的钩码提升相同高度
5. 数据的分析与处理
6. 有用功、总功的计算(W有＝Gh、W总 ＝ Fs)
7. 机械效率的计算
(η= )
8. 滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关(利用η＝
求机械效率，可省略测距离，提高实验精度)
9. 若使弹簧测力计静止时读数对实验结果的影响(拉力F不受机械摩擦影响而变小，测得的机械效率偏高)
10. 影响滑轮组机械效率的因素 (物体的重力、动滑轮的重力、机械装置的摩擦)
11. 提高机械效率的方法(增加物重、使用轻质动滑轮、减小机械摩擦)
例　 小明同学做：“测量滑轮组机械效率”的实验(如图所示)，用同一滑轮组缓慢提升不同数量的钩码，记录数据如下表所示。
例题图
钩码的
重力G/N 钩码提升
高度h/m 拉力
F/N 绳端移动的
距离s/m 机械
效率η
2 0.1 0.9 0.3 74%
4 0.1 1.6 0.3 83%
6 0.1 ① 0.3 ②
(1)观察图中测力计的示数，表格中①处的数值是_____；②处的数值是________。
【解析】(1)测力计分度值为0.1 N，读出示数是2.3 N；
第三次实验的机械效率为：
η＝ ≈87%；
2.3
87%
(2)小明通过分析表格中的数据，得到了提高滑轮组机械效率的方法。汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义。请你指出以下三种提高效率的方法中，方法________与本实验是同理的。
方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员；
方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量；
方法三：经常给汽车做保养．保持良好润滑。
【解析】(2)通过本实验可得，增加被提升物体的重力，尽量多做有用功，可以提高机械效率，所以方法一与本实验同理；
【答案】一
(3)小明发现绳端移动的距离始终与钩码提升高度有固定的倍数关系，于是他认为：钩码数量一定时，无论将钩码提升多高，都不影响该滑轮组的机械效率。小芳则认为：钩码提升的高度不同，有用功就不同，机械效率就变化了。你认为________的看法是正确的。
【解析】(3)因为绳子移动距离与钩码提升高度有固定倍数关系，由η＝ 可知，只要钩码重力不变，机械效率与钩码提升的高度无关，所以小明说法是正确的。
【答案】小明　
(1)分析表格中的数据可得出的结论是：使用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率________(选填“越高”或“越低”)。
问
拓
展
设
越高
(2)在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便于读数，就让弹簧测力计处于静止状态时才读数，该同学的读数与实际相比________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”), 测得机械效率______(选填“偏高”、“偏低”或“不变”)。
偏小
偏高

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