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第三节 机械效率
沪科版·八年级物理
1. 认识机械效率
第十一章 简单机械
本节要点
1.知道机械效率，能认识有用功和总功；
2.知道机械效率总是小于100%，能认识提高机械效率的意义和途径。
新课导入
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。
那么，机械做功与效率有怎样的关系呢
有的机械可以省力，有的机械可以改变作用力的方向或达到“省距离”的效果。
探究新知
有用功、额外功和总功
知识点一
怎样判断使用机械是否省功呢
那么，使用机械能省功吗
如图所示，直接用弹簧测力计将钩码匀速提升一定高度。再借助一个动滑轮用弹簧测力计将同样的钩码匀速提升相同高度。比较两次拉力所做的功，你发现了什么 你能找出其中的原因吗
探究使用动滑轮是否省功
做
中
学
钩码所受的重力G/N 钩码上升的高度h/m 未用动滑轮时拉力做的功W直/J 使用动滑轮时弹簧测力计的F/N 动滑轮绳子端移动的距离s/m 使用动滑轮时拉力做的功W滑轮/J
2 0.1 0.2 1.2 0.2 0.24
使用动滑轮会省力，但由于滑轮的自重以及摩擦等因素的影响，需要额外多做一些功，即使用动滑轮不省功。
【实验结论】
功的原理：使用任何机械都不省功
认识有用功、额外功和总功
用动滑轮提升重物
目的：把重物提升一段距离
对重物做功 Gh:
提升绳子所做的功
提升动滑轮所做的功
克服摩擦力所做的功
动力所做的功Fs
对人们无用
但又不得不做的功
对人们有用必须做的功
有用功
额外功
总功
认识有用功、额外功和总功
(1)有用功(W有)：为了达到目的，必须做的功。
(2)额外功(W额)：为了达到目的，并非我们所需
要但又不得不做的功。
(3)总功(W总) ：动力所做的所有功。
三种功之间的关系: W总= W额+ W有
例1 我们用水桶从井中汲水，那么对桶中的水做的功是_______，拉力所做的功是________，对水桶做的功是_______。假如水桶掉进了井中，打捞起水桶的过程中，对桶中的水做的功是_______，对水桶做的功是_______。(均选填“有用功”“额外功”或“总功”)
有用功
总功
额外功
额外功
有用功
机械效率的大小
知识点二
在使用机械工作时，有用功在总功中所占份额越多越好。它反映了机械的一种性能，物理学中表示为机械效率。
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定义：有用功跟总功的比值，通常用百分率表示。
机械效率
使用任何机械时，都不可避免地要做额外功，有用功总是小于总功，因此机械效率总小于100%。
物理意义：表示有用功占总功的百分比。有用功占总功的比例越大，机械效率越高。
η＜1
焦耳( J )
机械效率是一个比值，没有单位
η ：机械效率
W有：有用功
W总：总功
(1)机械效率可以提高到100% 。( )
(2)机械效率高的机械，做的有用功多。( )
(3)做功慢的机械，机械效率不一定低。 ( )
(4)机械越省力，其机械效率越高。( )
(5)有用功一定时，减少额外功能提高机械效率。( )
概念辨析
×
×
×
机械效率与功率的对比
机械效率 功率
定义 有用功与总功的比值 功与做功时间的比值
物理意义 反映机械做功性能的好坏 表示物体做功的快慢
公式
影响因素 有用功W有、总功W总 功W、完成此功所用的时间t
单位 无单位，用百分数表示 瓦(W）
说明 机械效率和功率是两个不同的物理量， 它们之间没有直接关系 例2 关于机械效率的说法中正确的是 （ ）
A．越省力的机械，效率越高
B．做有用功越多的机械，效率越高
C．做相同的功，额外功的值越小，效率越高
D．做功越快的机械，效率越高
C
生产生活中常见机械的机械效率
起重机
（40%~50%）
皮带传动
（90%~98%）
离心式水泵
（60%~80%）
喷气发动机
（50%~60%）
例 题
如图所示，工人用滑轮将 45 kg 建筑材料沿竖直方向匀速提升3m，所用的拉力为 250 N。此滑轮的机械效率是多少 ( g取 10 N/kg )
工人用滑轮提升建筑材料的过程中，有用功是不用滑轮直接把物体提升3m做的功；总功是拉力做的功，两者的比即为机械效率。
分 析
由题意，建筑材料的质量 m= 45 kg，建筑材料提升的高度 h = 3 m，拉力 F = 250 N，工人用手拉起的实际绳长s = 2h = 6 m。
滑轮做的有用功为
W有=Gh=mgh= 45 kg×10 N/kg×3 m= 1 350 J
拉力做的总功为
W总=Fs=250N×6 m=1 500J
解
此滑轮的机械效率为
机械效率变小了。原因是物重发生了变化，物重变小了，有用功就变小了，在总功的占比也变小了，所以机械效率也变小了。
机械效率不是固定不变的，同一机械在不同的做功过程中，机械效率可能会发生改变。
如果用上述滑轮匀速提起 30 kg 的物体，那么机械效率还是 90%吗 同一机械的机械效率是否会发生变化 为什么
讨 论
随堂练习
1.体重是 400 N的同学用重 10 N的水桶，提起重为 100 N的水沿楼梯送到 5 m高的宿舍里使用，完成这一次提水，所做有用功和额外功分别是（ ）
A. 500 J 、50J
B. 500 J 、2 050 J
C. 550 J 、2 000 J
D. 2 500 J、50 J
B
2.如图，使用杠杆提升重物，拉力F竖直向下，重物匀速缓慢上升，相关数据如下表。拉力所做的功为_______J，拉力做功的功率为_________W，此过程中该杠杆的机械效率为____________。
100
200
80%
3.用500N的力拉着滑轮组绳子的自由端移动8m，可将滑轮组悬挂的重为1500N的物体匀速提高2m，则额外功占总功的百分比是（ ）
A.25% B.75% C.15% D.85%
A
4.判断正误
（1）有用功越多，机械效率越高 （ ）
（2）额外功越少，机械效率越高 （ ）
（3）做功越慢，机械效率越低 （ ）
（4）做总功越多，机械效率越低 （ ）
（5）做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高（ ）
（6）做相同的总功时，有用功越多，机械效率越高（ ）
（7）机械效率越高，越省力 （ ）
√
√
×
×
×
×
×
使用机械是否省功
功的原理
三种功
使用任何机械都不省功
有用功(W有)
额外功(W额)
总功(W总)
机械效率
W总= W额+ W有
η总小于100%
有用功跟总功的比值
课堂小结(共20张PPT)
第三节 机械效率
沪科版·八年级物理
2.机械效率的测量
第十一章 简单机械
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
对人们无用但又不得不做的功
机械效率如何测量呢
探究新知
探究简单机械的机械效率
知识点一
测量滑轮组的机械效率
探究实验
【实验原理】
【实验器材】
弹簧测力计、刻度尺、铁架台、
滑轮、长约2m的细绳、钩码。
注意：竖直向上，缓慢拉动测力计
【实验1】
【结论1】
动滑轮重一定时，物重越大，机械效率越高。
实验 钩码 重力G/N 提升 高度h/m 有用功 W有/J 拉力F/N 绳端移动距离s/m 总功 W总/J 机械
效率η
1 1 0.05 0.05 0.69 0.15 0.104 48%
2 1.5 0.05 0.075 0.89 0.15 0.134 56%
保持动滑轮重一定，改变钩码重力。
F
F
实验 钩码 重力G/N 提升 高度h/m 有用功W有/J 拉力F/N 绳端移动距离s/m 总功 W总/J 机械
效率η
1 1 0.05 0.05 0.69 0.15 0.104 48%
3 1 0.05 0.05 0.5 0.33 0.165 30%
物重一定时，动滑轮越重，机械效率越低。
【实验2】
【结论2】
保持钩码重力一定，改变动滑轮重。
F
F
关于测量滑轮组机械效率的几点说明:
1.在测滑轮组的机械效率时，可以不测量 s 和 h ；
滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关
2.若不考虑绳重和摩擦，只计动滑轮重力时:
例1 在“测滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组
进行两次实验，实验数据如下表：
（1）此实验所用滑轮的个数至少是____个，其中动滑轮有_____个。
（2）第一次实验测得滑轮组的机械效率为________，第二次实验时滑轮组的机械效率______第一次的机械效率（选填“大于”、“小于”或“等于”）
3
2
62.5%
大于
次数 钩码重/N 钩码上升高度/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计移动距离/cm
1 2 10 0.8 40
2 5 5 1.5 20
拓 展
探究斜面的机械效率
点击画面播放
拓 展
探究斜面的机械效率
斜面的机械效率与
1.斜面的倾斜程度有关：粗糙程度相同，拉同一物体，斜面的倾斜程度越大，即斜面越陡，机械效率越高；
2.斜面的粗糙程度有关：倾斜程度相同，拉同一物体，粗糙程度越小，即斜面越光滑，机械效率越高。
实验 倾斜程度 斜面 材料 木块重力G/N 斜面高度h/m 有用功W有/J 拉力F/N 斜面长度s/m 总功 W总/J 机械效率η
1 较缓 木板 1.50 0.058 0.0870 0.50 0.3 0.150 58.0%
2 较陡 木板 1.50 0.075 0.1135 0.60 0.3 0.180 62.9%
3 陡 木板 1.50 0.086 0.1298 0.65 0.3 0.195 66.6%
4 棉布 1.50 0.086 0.1298 1.00 0.3 0.300 43.3%
5 毛巾 1.50 0.086 0.1298 1.18 0.3 0.354 36.7%
如何提高机械效率
知识点二
现代社会是讲求效率的社会，时时、事事、处处都追求高效率，以尽可能少的消耗能源，取得尽可能多的效益。
提高机械效率可以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。
那么，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改进机械结构，减轻机械自重；
②定期保养，减小机械间的摩擦(加润滑油)。
例2 房屋装修时，工人利用滑轮组提升物体。如图所示，已知物体的重力为800 N，在绳子自由端用500 N的力拉着物体在竖直方向上做匀速直线运动，物体被提升了3 m，该滑轮组的机械效率为________。如果要提高滑轮组的机械效率，可采用的措施有________(填写序号)。
①增加物体的重力；
②增加提升物体的高度；
③减小动滑轮的重力。
80%
①③
随堂练习
1.关于机械效率，下列说法中正确的是（ ）
A.机械效率高的机械做的有用功多
B.机械效率高的机械做功快
C.机械效率高的机械做功多
D.机械效率高的机械做的有用功在总功中的比例大
D
2. 如图所示，利用动滑轮提升货物，动滑轮重为 20 N，不计绳与动滑轮间的摩擦及绳子重力。第一次把重为 100 N的货物匀速提升，这个过程动滑轮的机械效率为η1；第二次把重为 200 N的货物匀速提升，这个过程中动滑轮的机械效率为η2，则（ ）
A.η1 < η2 B. η1 > η2
C. η1 = η2 D. η1和η2的关系无法确定
A
3．图为测量滑轮组机械效率
的实验装置，钩码总重6 N。
（1）实验时要竖直向上______拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为 ______N，若钩码上升的高度为8cm,则弹簧测力计向上移动______cm,该滑轮组的机械效率为________。
（2）若仅增加钩码的个数，该滑轮组的机械效率将_______。（选填“增大”、“减小”或“不变”）
匀速
2 .4
24
83.3%
增大
4.一台起重机将3600 N货物提高4 m，起重机做的有用功是多少？如果额外功是9600 J，总功是多少？机械效率是多少？起重机所做的额外功是由哪些因素引起的？
解：起重机做的有用功是：
W有=Gh=3600N×4m=14400J.
总功是：W总=W有+W额=14400J+9600J=24000J.
机械效率：η= = =60%.
起重机所做的额外功是由动滑轮、起重臂和钢丝绳所受的重力以及摩擦引起的。
课堂小结
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。
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(加润滑油);
在情况允许下增加物重。

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