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第4节 机械效率
第十一章 机械与功
我国的许多农村原来都没有自来水，人们为了用水，要从井中打水，如图所示。在这个从井中提水上来的过程中，人们对哪些物体做了功 这些功都是人们希望做的吗 对哪些物体做的功才是有用的呢 哪些是不想要又不得不做的呢？
1.知道有用功、额外功和总功。
2.知道机械效率的概念，知道机械效率总小于1，会利用机械效率的公式进行简单的计算。
3.会通过实验测量轮滑组的机械效率，分析实验数据了解滑轮组的机械效率的大小与被提升物体重力大小有关。
任务一
机械效率
活动1：观察做功的不同方法，认识有用功、额外功和总功。
要把重100N的沙子运上三楼。下图画了三种办法。
哪种办法最好，哪种办法最不好？
人提沙子做功
1.对沙子做功
2.对桶做功
3.克服自重做功
1.对沙子做功
2.对桶做功
3.对动滑轮做功
1.对沙子做功
2.对袋子做功
3.对动滑轮做功
有利用价值的功
人拉滑轮做功
人拉滑轮做功
无利用价值，但又不得不做的功
1.有用功、额外功、总功的定义
有用功：对我们有用的，是我们需要做的功。
（是无论采取哪种办法都必须做的功）
额外功：这部分并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功。
（既没有利用价值而又不得不做的功）
总功：有用功加上额外功是总共做的功，叫做总功。
（动力对机械所做的功）
2.有用功、额外功、总功的关系
问题：利用有用功、额外功、总功的关系完成下表填空。
做功方式 有用功 额外功 总功
桶装，手提上楼 100N×6m （400+20）N×6m
桶装，动滑轮吊运 100N×6m ×(20+10)N×12m
袋装，动滑轮吊运 100N×6m ×(5+10)N×12m
3120J
780J
690J
活动2：阅读课本P87页内容，了解什么是机械效率。
（1）定义：有用功和总功的比值叫做机械效率，用η表示。
（2）公式：η =×100%
（3）单位：机械效率是一个没有单位的物理量。
问题1：活动1的三种不同做功方式，我们已经计算出有用功、额外功和总功。请计算三种不同方式的机械效率。
问题2：有机械效率为100%的机械吗？交流如何提高机械效率。
（1）没有！因为有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。
① 有用功一定时，减少额外功
减少机械自身重力。改进结构，使其合理、轻巧
减少摩擦力。经常保养、定时润滑
②额外功一定时，增大有用功
（2）提高机械效率
活动小结
1.有用功：必须要做的功，用W有表示。
2.额外功：克服机械自重及摩檫力等因素的影响多做的功，用W额表示。
3.总功：有用功和额外功之和，用W总表示。
有用功、额外功、总功之间的关系：W总=W有+W额
4.机械效率
（1）定义：有用功和总功的比值叫做机械效率，用η 表示。
（2）公式：η =
（3）大小：机械效率总小于1
任务二
测量滑轮组的机械效率
活动1：阅读课本P88页“实验探究”，小组合作设计一个完整的实验流程。
【实验目的】
1．学习安装滑轮组。
2．学习测滑轮组的机械效率。
3．分析得出影响滑轮组机械效率的因素。
4．分析得出提高滑轮组机械效率的方法。
【实验原理】
η=
弹簧测力计、刻度尺、铁架台、滑轮、细线、钩码。
【实验器材】
竖直向上，匀速拉动测力计。
【注意事项】
【实验步骤】
（1）先后按图a、b、c所示三种情况，
将实验器材安装好。
（2）用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉
动，使物体提升0.1m，分别测出有用功
和总功，算出机械效率并记录。
a b c
滑轮组 钩码重/N 钩码上升高度/m 有用功/J 测力计示数/N 绳子自由端移动距离/m 总功/J 机械效率/η
a
b
c
【实验记录表】
活动2：合作动手实验并记录实验数据。
【视频】测量滑轮组的机械效率
滑轮组 钩码重/N 钩码上升高度/m 有用功/J 测力计示数/N 绳子自由端移动距离/m 总功/J 机械效率/η
a 1.0 0.097 0.097 0.45 0.286 0.1287 75.4%
b 1.0 0.044 0.044 0.30 0.266 0.0678 64.9%
c 1.5 0.043 0.0645 0.40 0.214 0.0856 75.4%
实验数据记录表
问题：分析实验数据，总结影响滑轮组机械效率的因素。
分析实验(a)(b)数据可以知道：物重一定，动滑轮越重，机械效率低。
分析实验(b)(c)数据可以知道：动滑轮重一定,物重越大，机械效率越高。
滑轮组 钩码重/N 钩码上升高度/m 有用功/J 测力计示数/N 绳子自由端移动距离/m 总功/J 机械效率/η
a 1.0 0.097 0.097 0.45 0.286 0.1287 75.4%
b 1.0 0.044 0.044 0.30 0.266 0.0678 64.9%
滑轮组 钩码重/N 钩码上升高度/m 有用功/J 测力计示数/N 绳子自由端移动距离/m 总功/J 机械效率/η
b 1.0 0.044 0.044 0.30 0.266 0.0678 64.9%
c 1.5 0.043 0.0645 0.40 0.214 0.0856 75.4%
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
物重
（物重增加，机械效率也提高）
动滑轮重
（动滑轮重减小，机械效率也提高）
影响滑轮组机械效率的因素
活动小结
1.会通过实验测量滑轮组的机械效率。
2.知道滑轮组的机械效率与被提升物体重力的大小有关，物体重力越大，滑轮组机械效率越高。
3.滑轮组的机械效率还与滑轮与绳间的摩擦、绳重、动滑轮重等因素有关。
1.甲同学用水桶从井里提水，乙同学用绳把掉在井中桶捞上来，水桶里带了一些水，关于两同学做的有用功、额外功的说法正确的是（ ）
A.甲提水桶做的功都是有用功
B.乙提水桶做的功都是有用功
C.甲提水桶对桶做的功是额外功
D.乙提水桶对桶做的功是额外功
C
2.一滑轮组经改进后提高了机械效率。利用该滑轮组将同一物体匀速提升相同的高度，则与改进前相比较（ ）
A.总功减少了
B.有用功减少了
C.额外功增多了
D.每股绳子的拉力增大了
A
3.两个滑轮按如图所示的方式组合，用5 N的拉力F拉动绳端，使物体在5 s内水平向左匀速滑动1 m，物体与地面间的摩檫力为9 N。下列说法正确的是（ ）
A.A是定滑轮，B是动滑轮
B.拉力F做的功为5 J
C.拉力F的功率为1.8 W
D.滑轮组的机械效率为90%
D
总结：请画出本节内容的思维导图
机械效率
有用功和额外功
机械效率
测量滑轮组的机械效率
有用功：必须要做的功。
额外功：并非我们需要但又不得不做的功。
总功：有用功加上额外功是总共做的功
有用功、额外功、总功之间的关系：W总=W有+W额
机械效率
有用功和总功的比值叫做机械效率，用η 表示。
公式：η =
大小：机械效率总小于1
与被提升物体重力的大小
与滑轮与绳间的摩擦、绳重、动滑轮重等因素有关

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