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第4节 机械效率
第十二章 简单机械
R·八年级物理下册
第2课时 测量机械效率
复习导入
有用功、额外功、总功的概念是什么
什么是机械效率，表达式是什么
有用功跟总功的比值叫做机械效率。
有用功与额外功的总和
有用功
额外功
总 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
机械效率如何测量呢
探究新知
知识点 测量滑轮组的机械效率
【实验装置】
要想知道有用功和总功，需要测量哪些量？
【实验原理】
【实验思路】
按示意图组装滑轮组，并使用该滑轮组分别提起重力不同的钩码，比较每次的机械效率。
【实验过程】
1. 用弹簧测力计测量钩码所受的重力 G 并填入表中。
2. 按照右图安装滑轮组，分别记下钩码和绳端（弹簧测力计挂钩底部）的位置。
3. 缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力 F ，用刻度尺测出钩码提升的高度 h 和绳端移动的距离 s，将这三个量填入表中。
【实验过程】
4. 算出有用功 W有用、总功 W总、机械效率 η 并填入表中。
5. 改变钩码的数量，重复上面的实验。
次数 钩码所受的 重力G/N 提升 高度h/m 有用功W有用/J 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 总功 W总/J 机械
效率η
1
2
3
【实验过程】
6. 换用如图所示的装置重复2~4步，将实验数据填入表中。
次数 钩码所受的 重力G/N 提升 高度h/m 有用功W有用/J 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 总功 W总/J 机械
效率η
1
2
3
4
点击画面播放视频
次数 钩码所受的 重力G/N 提升 高度h/m 有用功W有用/J 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 总功 W总/J 机械
效率η
1 1.5 0.2 0.3 0.7 0.6 0.42 71%
2 3 0.2 0.6 1.2 0.6 0.72 83%
3 4.5 0.2 0.9 1.7 0.6 1.02 88%
4 1.5 0.2 0.3 0.6 1 0.6 50%
【实验记录】
几次实验中测得的机械效率一样吗？
【分析论证】
比较实验1、2、3：
动滑轮重一定时，物重越大，机械效率越高。
比较实验1、4：
物重一定时，动滑轮越重，机械效率越低。
说一说，影响滑轮组机械效率的因素有哪些？
被提升物体的重力、动滑轮的重力、绳重及摩擦等。
滑轮组机械效率的讨论
忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率：
滑轮组的机械效率在数值上等于物重与总重的比值。
即：同一滑轮组，提升的重物越重，机械效率越高；
提升相同的重物，所用动滑轮越轻，机械效率越高。
【实验结论】
用同一滑轮组提升重力不同的物体时，机械效率不同，被提升的物体越重，机械效率越高；
用不同的滑轮组提升同一物体时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。
点击画面播放视频
怎样提高机械效率呢？
提高机械效率的方法
(1)增加有用功：
(2)减少额外功：
在机械能承受的范围内，增加物重。
①改进结构，减轻机械自重；
②定期保养，减小机械间的摩擦（加润滑油）。
练习
在“测量滑轮组机械效率”的实验中，小明利用同一滑轮组先后提升不同重力的物体进行实验，如图甲和乙所示，不计空气阻力。实验测量的数据记录在表格中：
（1）表格中的横线上应填的数据为______。
（2）分析实验数据，可初步得出实验结论：同一滑轮组的机械效率与__________________有关。
62.5%
被提升物体的重力
（3）小明在实验操作中发现：一边拉动弹簧测力计一边读数，非常不方便，因为这样示数不稳定，为了方便读数，小明认为可以让弹簧测力计保持静止时读数，照此操作，则所测出的机械效率与其真实值相比将________（选填“偏高”“偏低”或“不变”）。
偏高
（4）如果不计绳重和摩擦，只是按照如图丙所示的绕绳方法组装滑轮组，并利用图丙方案提升相同重力的物体，对比图甲和图丙所示的滑轮组的机械效率，可知 η甲____（选填“>”“<”或“=”）η丙。
=
（5）结合生产实际，用滑轮组提升重物时。下列选项中也可以提高机械效率的是______。
A. 增大绳重 B. 减轻动滑轮重
C. 加快提升物体的速度 D. 增加物体被提升的高度
B
练习与应用
1. 两位同学根据图中装置分别用自己的器材测量滑轮组的机械效率，下表是他们实验中的一组数据。请将表格中的数据补充完整并说明机械效率不同的原因可能是什么。
钩码所受的 重力G/N 提升 高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 有用功W有用/J 总功 W总/J 机械
效率η
甲同学 1.0 0.1 0.5 0.3
乙同学 3.0 0.1 1.2 0.3
钩码所受的 重力G/N 提升 高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 有用功W有用/J 总功 W总/J 机械
效率η
甲同学 1.0 0.1 0.5 0.3
乙同学 3.0 0.1 1.2 0.3
0.1
0.15
66.7%
0.3
0.36
83.3%
分析表中数据可知，甲、乙两同学测得的滑轮组的机械效率不同的主要原因是所提升钩码的重力不同。
2. 有没有机械效率为 100% 的机械？为什么？举例说明，通过什么途径可以提高机械效率。
没有机械效率为100%的机械。因为使用任何机械做功时，必然要克服机械受到的重力、摩擦力等做额外功，即有用功一定小于总功，机械效率一定小于100%。
提高机械效率的主要办法是改进结构使机械设备更合理、更轻巧，在使用中注意保养，做好润滑，如使用滑轮组提升重物时，尽量使用轻质的动滑轮和绳子，尽量减小滑轮和轴间的摩擦，这样可以减小额外功；或者增大重物质量，增大有用功，也可提高机械效率。
2. 有没有机械效率为 100% 的机械？为什么？举例说明，通过什么途径可以提高机械效率。
3.某小组同学用如图所示的实验装置测定杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。
(1)实验中，弹簧测力计的示数F为______N。钩码总重G为 1 N，钩码上升高度h 为 0.1 m时，C点上升了0.3 m，则杠杆的机械效率为________(精确到0.1% ) 。
0.5
66.7%
(2)实验中若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是________________________。
杠杆所受的重力
(3)若只将钩码的悬挂点由A移至B，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将_______（选填“变大”“变小”或“不变”)。
变大
课堂小结
用同一滑轮组提升重力不同的物体时，被提升的物体越重，机械效率越高；
用不同的滑轮组提升同一物体时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。
1.滑轮组机械效率的规律
2.提高机械效率的方法
减轻机械自重
减小机械间的摩擦
允许情况下增加物重

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