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(共32张PPT)
第十二章 简单机械
第3节 机械效率
课时1 机械效率
学习目标
1. 了解什么是有用功、额外功和总功；（重点）
2. 理解什么是机械效率。 （重点）
生活中我们常常会遇到“效率”这个词，例如学习效率、工作效率等。利用机械帮助我们完成某项任务，也会涉及效率问题，我们称为机械效率。要研究机械效率，就要先研究使用机械做功的情况。
【问题与猜想】
人们使用杠杆、轮轴、滑轮等机械是为了达到一定的目的。在使用中，有的机械可以省距离，有的机械可以省力。那么，使用机械能够省功吗？你是怎样认为的？
双臂救援机器人
电动起重机
汽车的方向盘
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一、有用功和额外功
如图甲所示，用弹簧测力计将重物缓慢地提升一定的高度，计算拉力所做的功。设物重为G ，提高的高度为h。所做的功：W1=G·h （ 此时 F=G ）
如图乙所示，利用动滑轮把同一个重为G的物体，提高 h 的高度。动力所做的功：W2=F′·s
研究使用动滑轮是否省功
实验
甲 乙
【实验设计】
课堂探究
所以：W1= W2
结论：使用机械做的功和直接用手做的功相等.
甲 乙
【理论分析】
如果忽略动滑轮重和滑轮与绳子间的摩擦：
但实际上，在使用动滑轮的时候，还得克服动滑轮的重力，以及绳子与滑轮之间的摩擦做功。所以，使用机械不能省功，还需要额外多做一部分功。
大量实验表明：使用任何机械都不能省功。
1. 有用功（ W有）：为了达到目的，人们必须做的对人们有用的功。
若用滑轮组提升钩码，不得不克服动滑轮本身所受的重力以及
摩擦力等因素的影响而做功（对目的没有用，但不得不做的功）。
W有=G·h
在上面的实验中，克服钩码的重力所做的功就是有用功：
2. 额外功（W额） ：人们并不需要但为了达到目的又不得不做的功。
3. 总功（W总）：有用功跟额外功的总和叫总功。
（使用机械时，动力所做的功）。
W总=W有+W额
用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功？
提水所做的功是有用功；提水桶所做的功是额外功。
如果桶掉到井里，从井里捞桶的时候，捞上的桶里带了一些水，这种情况下哪部分是有用功，哪部分是额外功？
提水桶所做的功是有用功；提水所做的功是额外功。
判断有用功和额外功，一定要弄清楚目的。
想想议议
在保证所做有用功一定的情况下，人们总是希望额外功越少越好。即额外功在总功中所占的比例越少越好。物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率。
二、机械效率
1. 定义：有用功跟总功的比值叫做机械效率。
3. 意义：
表示机械做功时，有用功在总功中所占的比例，是机械性能的重要指标。
4. 特点：因为 W有用 < W总 ，所以， η < 1。
机械效率一般用百分数表示，没有单位。
2. 公式：
起重机的机械效率是45%，它表示使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是45%，也可以说有用功在总功中占的比例是45%，另外的55％是额外功。
起重机的机械效率是45%，它表示什么意义？
5. 一些机械的机械效率
柴油机：28%～40%
起重机：40%～50%
抽水机：60%～80%
6. 怎样才能提高机械的效率
减少额外功
改进结构，使其合理、轻巧
经常保养、定时润滑，减小摩擦
解：
起重机匀速提升重物所用的力与物体所受的重力大小相等：
F=G=mg =0.5×103kg×10N/kg=5×103N
起重机提升重物所做的有用功：
W有=Fh=5×103N×3m =1.5×104J
起重机的电机做的总功：
W总=3. 4×104J
因此，起重机的机械效率：
典例
起重机把质量为 0.5t 的重物匀速提升了 3m，而它的电动机所做功 3.4×104J，起重机的机械效率是多少？g 取10N/kg。
有用功跟总功的比值叫做机械效率
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
机械效率总小于1
机械效率
额外功
总功
课堂小结
1．有用功、额外功和总功
(1)有用功：为了实现做功的目的，不用任何机械而_________做的功，用W有表示。
(2)额外功：使用机械时，人们不需要但又___________的功，用_________表示。
(3)总功：____________与___________之和叫做总功，用_________表示。W总＝W有＋W额。
必须
不得不做
W额
有用功
额外功
W总
2．机械效率
(1)定义：物理学中，将______________跟__________的比值叫做机械效率。
(2)公式：η＝__________。
(3)物理意义：机械效率的高低反映了使用机械时有用功在____________中所占的比例大小，比例越大，机械效率越高，机械的性能越好，经济效益越高。
(4)影响因素：摩擦、机械自重及物重等。
(5)提高方法：尽量_________摩擦、__________机械自重，_________物重等。
有用功
总功
总功
减小
减轻
增大
【特别提醒】(1)使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总小于总功，机械效率总小于1。(2)机械效率的高低与使用机械是否省力、滑轮组绳子的绕法、物体移动的距离无关。(3)机械效率反映的是机械在一次做功的过程中有用功跟总功的比值，同一机械在不同的做功过程中，机械效率往往不同。
知识点1　有用功、额外功和总功
1．下列说法正确的是( )
A．用水桶从井中提水时，对桶做的功是有用功
B．用水桶从井中提水时，对水做的功是总功
C．桶掉到井里，从井里把桶捞上来时，对桶做的功是有用功
D．桶掉到井里，从井里把桶捞上来时，桶里带了一些水，对桶和水做的功是有用功
C
2．如图所示，某同学使用动滑轮把600 N的重物匀速提升了3 m，所用的拉力是400 N，下列说法正确的是( )
A．绳子自由端移动的距离为3 m
B．有用功是1800 J
C．额外功是300 J
D．总功是2100 J
B
3．(2023·连云港)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．做功越快的机械，机械效率越高
C．所做有用功越多的机械，机械效率越高
D．有用功与总功的比值越大的机械，机械效率越高
D
4．利用如图所示的杠杆将重为3 N的物体缓慢匀速提高10 cm，手的拉力F为2 N，手移动的距离s为30 cm。则杠杆的机械效率为( )
A．22% B．33% C．50% D．67%
C
5．(2023·鄂州)如图所示的滑轮组，将重为10 N的物体匀速提升0．5 m，已知动滑轮重2 N，不计绳重和摩擦。下列说法正确的是( )
A．拉力F为5 N
B．有用功为10 J
C．绳子自由端移动距离为1．5 m
D．该滑轮组的机械效率为83．3%
D
6．如图所示，斜面长5 m、高1 m，工人用沿斜面方向大小为400 N的力把重1600 N的集装箱匀速推到车上，推力对集装箱做的功是____________J，斜面的机械效率是____________。
2000
80%
7．(2023·达州)搬运工人为了将笨重的物体装进汽车车厢，常使用如图所示的装置把物体从斜面底端匀速推上顶端，已知斜面长5 m，高2 m，物体重1000 N，沿斜面向上的推力为500 N，则下列判定不正确的是( )
A．物体在斜面上运动的过程中受3个力的作用，合力为0
B．推力所做的功是2500 J
C．斜面的机械效率为80%
D．物体受到斜面的摩擦力为100 N
A
8．如图所示，重300 N的物体在20 N的水平拉力F的作用下，以0．2 m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10 s，滑轮组的机械效率为80%，则在此过程中，下列说法正确的是( )
A．绳子自由端移动的距离为2 m
B．物体与地面间的滑动摩擦力为48 N
C．拉力F的功率为4 W
D．所做的有用功为120 J
B
9．(2023·西宁模拟)人在绳子自由端用拉力F通过图甲所示的滑轮组，将重900 N的物体匀速提升6 m，用时15 s，则所做的有用功为__________J，拉力做的功W随时间t变化的图象如图乙所示(忽略绳重和摩擦)，滑轮组的机械效率是____________。
5400
90%
BD

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