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(共30张PPT)
第3章 能量的转化与守恒
第4节 简单机械
第3课时 机械效率
思考与讨论
机械的使用给人们的工作带来许多方便， 为什么使用机械做功比不用机械做功多？
因为在使用机械时，我们做了一些并不希望做的功。所以使用机械做功比不用机械做功多。
即机械存在着效率问题，这节课，我们就来学习机械效率。
一、机械效率
1.有用功、额外功、总功
思考讨论：如图所示，利用动滑轮把重为G1 的物体提升h 高度的过程中所做的功是多少？
W有用＝ G1h，这是人们提升重物过程中必须要做的功，这部分功叫做有用功。
h
（1）有用功（ W有用）
使用机械时对人们有用的功。
克服动滑轮自身的重力和动滑轮上的摩擦力做一定量的功，这部分并非我们需要但又不得不额外做的功就是额外功。
（2）额外功（W额外）
利用机械时，人们不得不额外做的功叫额外功。
W总=W有用+W额外
人的拉力F（动力）对动滑轮（机械）所做的功，就是总功。
F
（3）总功（ W总）：有用功和额外功之和。
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
注意：由于存在额外功，因此，总功必定大于有用功。
练习：用水桶从井中提水时，所做的有用功是____________，额外功是______________ ，总功是____________。
克服水重做的功
克服水桶做的功
人拉力做的功
思考与讨论
1．在用动滑轮提升重物的过程中，除了克服动滑轮自重和摩擦力所做的额外功外，还需要做哪些额外功？你希望额外功大一些还是小一些？
除了克服动滑轮自重和摩擦力所做的额外功，还有克服绳子自身重力做功。额外功小一些较好。
2．请从功是能量转化的量度的角度，对有用功、额外功和总功进行分析。
总功= 人提供的能量
有用功= 重物增加的势能
额外功= 动滑轮增加的势能+摩擦产生的内能
3．怎样描述机械工作时能量的利用率？
使用机械做功时，有用功在总功中所占的比例越大，说明利用机械工作的效率就越高，或者说机械工作时能量的利用率越高。为了描述机械工作时能量的利用率，科学上引入了机械效率。
2.机械效率
（1）定义：我们把有用功和总功的比值叫做机械效率（η）
η 为希腊字母，汉语拼音读做yita，机械效率习惯上用百分比表示。
（2）表达式为：
η=
W有用
W总
×100%
①机械效率通常用百分率表示，没有单位 。
②有用功总小于总功，所以机械效率总小于100% ，即η<1。
说明
（3）机械效率的意义
滑轮组的机械效率是78%，它表示什么意思？
机械效率是表示机械性能的一项重要指标。一般的滑轮组的机械效率为50%~70%，起重机的机械效率是40%~50%，抽水机的机械效率为60%~80%。
思考讨论：如何提高在使用机械时的效率？
减小机械自重、机械间的摩擦等，减小额外功；也可以在额外功一定时，增大有用功。
机械功率与机械效率有什么区别？
思考与讨论
机械效率：有用功与总功的比值，叫做机械效率。总功一定时，有用功越多机械效率越高。有用功越少，机械效率越低。
机械功率：表示做功的快慢，等于单位时间内所做的功。功率越大做功越快，单位时间内做的功越多；功率越小做功越慢，单位时间内做的功越少。
二、斜面
如图，斜放的平板构成了一个斜面，为什么搬运货物时要用斜面？
斜面也是一种简单机械，利用它可以更省力地将货物从低处搬运到高处。
测量斜面的机械效率
1、实验器材：长木板、木块、刻度尺、小车、弹簧测力计
2、实验步骤
①如图所示，将1块长木板的一端垫高，构成一个斜面，用刻度尺测出斜面的长s和斜面的高度h。
s
h
注意事项：
①要匀速拉动物体；②拉力要与斜面平行；③及时记录数据。
②用弹簧测力计测出小车的重力。
③用弹簧测力计沿着斜面把小车从斜面底端匀速拉到顶端，读出弹簧测力计的读数。
④改变斜面的倾斜程度，重复上述步骤2 次。
⑤将测量结果记录在下面的表格中。
斜面倾斜程度 小车重力/N 斜面高度/m 有用功/J 拉力/N 斜面长/m 总功/J 机械效率
较缓 1 0.7 0.14
较陡 1 0.3 0.7 0.21
最陡 1 0.4 0.7 0.28
0.1
0.175
0.24
0.1
0.2
0.175
0.24
71.4%
83.3%
85.7%
结论
对光滑程度相同的斜面，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高。
η=
W有
W总
=
Gh
Fs
牛刀小试
1．用铁桶从井中打水，则此过程中(　　)
A．人对铁桶做的功是额外功
B．人对水做的功是额外功
C．人对水和铁桶做的功都是额外功
D．人对水和铁桶做的功都是有用功
A
2．卖茶杯的人，从货架上拿起茶杯；喝茶水的人，从桌面上端起盛茶水的茶杯。关于两人克服茶杯重力做功，下列说法中正确的是(　　)
A．都是有用功
B．都是额外功
C．对喝茶水的人而言是有用功
D．对卖茶杯的人而言是有用功
D
3.下列关于机械效率的说法正确的是( )
A. 越省力的机械，机械效率越高
B. 做功越少的机械，机械效率越低
C. 做功越慢的机械，机械效率越低
D. 总功相同，有用功越大的机械，机械效率越高
D
4.测某机器的机械效率时，有如下4个记录结果，其中肯定错误的是( )
A.99%
B.120%
C.50%
D.40%
B
5.关于简单机械，下列说法正确的是( )
A. 使用定滑轮不仅可以改变用力的方向，而且能够省力
B. 使用滑轮组不仅可以省力、省距离而且能省功
C. 功率大的机械其机械效率也一定高
D. 由于额外功不可避免，所以机械效率总小于1
D
6.一台起重机在10 s内将重为3 600 N的货物匀速提高了4 m，起重机做的有用功是___________J。若起重机做的额外功是9 600 J，则机械效率是_________，起重机的总功率是_____________W。
1.44×104
60%
2 400
解析：(1)起重机做的有用功：
W有＝Gh＝3 600 N×4 m＝1.44×104 J。
(2)起重机做的总功：
W总＝W有＋W额＝1.44×104 J＋9.6×103 J＝2.4×104 J；
则机械效率：η＝ ×100%＝60%。
(3)起重机的总功率：P ＝ ＝2 400W。
课堂小结
1.有用功：使用机械时对人们有用的功。
2.额外功：利用机械时，人们不得不额外做的功叫额外功。
3.总功：有用功与额外功的和叫总功。
4.机械效率：我们把有用功和总功的比值叫做机械效率（η）。
5.对光滑程度相同的斜面，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高。

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