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第十一章 简单机械
第3节 机械效率
生活中我们常常会遇到“效率”这个词。如下：
利用机械帮助我们完成某项任务，也会涉及效率问题。
工作效率
学习效率
种子发芽率
树苗成活率
新知导入
1.知道什么是有用功、额外功和总功。
2.知道机械效率，会计算机械效率。
3.知道机械效率总是小于 。
4.认识提高机械效率的意义和途径。
学习目标
实验探究：使用机械是否能省功
以动滑轮为例，比较直接对重物做的功与通过动滑轮对重物做的功.
一、有用功、额外功和总功
新知学习
（1）如图甲所示，用弹簧测力计将钩码缓慢匀速提升一定高度，将
所测得的数据填入表格.
（2）如图乙所示，用弹簧测力计并借助一只动滑轮将同样的钩码缓
慢匀速提升（应沿竖直方向）相同高度，将所测得的数据填入表格.
（3）改变钩码的数量，即改变所挂钩码的重力，重复上述测量，
将实验数据填入表格.
实 验 序 号 钩码 所受 的重 力 G/N 钩码 上升 的高 度h/m 未用动 滑轮时 弹簧测 力计示 数F1/N 使用动滑轮时弹簧测力计示 数F2/N 未用动 滑轮时 拉力做 的功 W1/J 使用动
滑轮时
拉力做
的功
W2/J
1 1 0.4 1 0.6 0.4 0.48
2 2 0.4 2 1.1 0.8 0.88
3 3 0.4 3 1.6 1.2 1.28
实验数据如下：
实验证明，使用机械做功时，由于机械的自重及摩擦等因素的影
响，需要额外多做一些功（不能省功）。
要把重100N的大米运上三楼。
右图画了三种办法。
哪种办法最好，哪种办法最不好？
大米重100 N
人体重400 N
动滑轮重10 N
桶重 20 N
口袋重 5 N
观察思考
三种方式做功的内容
1
对沙子做功
对水桶做功
克服人自身重力做功
2
对沙子做功
对水桶做功
对滑轮做功
3
对沙子做功
对口袋做功
对滑轮做功
使用机械时，对物体所做的有用的功。
有用功
使用机械时，人们额外需要做的功。
额外功
有用功与额外功的总和。
总 功
W总=W有用+W额外
有用功、额外功、总功
认识总功、额外功和有用功
G
F
目的是提升重物，是有用功。
要克服滑轮重力和摩擦做功，这个功不是目的而又不得不做，是额外功。
F是动力，是总功。
计算各个功，并填入下表
做功方式 有用功 额外功 总功/J
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
3120
780
690
1.定义：有用功和总功之比叫做机械效率。
2.公式：
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.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
二、机械效率的大小
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%
适当增大物重
①减小机械自重；
使用较轻滑轮
②减小机械摩擦；
定时润滑
③增大有用功。
6.怎样才能提高机械的效率（减少额外功）
影响因素 分析 改进措施（提高效率）
被提升物体的重力 同一个滑轮组，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越大 尽可能增加被提升物体的重力
动滑轮的 自重 有用功不变时，减小提升动滑轮时做的额外功，可提高机械效率 改进滑轮结构，减轻滑轮自重
滑轮组自身部件的摩擦 机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低 对机械进行保养，保持良 好的润滑，减小摩擦
影响滑轮组机械效率的因素和改进措施
例题：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.
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：
谈谈机械效率有哪些特征？
师生互动
1.机械效率高低只表示有用功占总功的比值大小，不能说明做有用功多少；
2.机械效率是有用功跟总功的比值，只有大小，没有单位；
3.由于额外功总是存在，有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1；
4.机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，机械性能越好；
5.机械效率高低与做功多少，功率大小，是否省力，提升高度无关。
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
有用功和总功之比叫做机械效率
机械效率
额外功
总功
W有
W总
η＝
滑轮组机械效率影响因素
G物、G轮、G绳、f
课堂总结
1.在生产和生活中经常使用各种机械，下列说法正确的是（　D　）
A.使用任何机械都可以省力
B.使用任何机械都可以省功
C.使用机械时，有用功越大，机械效率越高
D.使用机械时，有用功占总功的比例越大，机械效率越高
D
课堂练习
2.甲用桶从井中提水，其中对 　水　 做的功是有用功，对 　桶　 做的功是额外功，乙从井中捞水桶，桶中带有半桶水，则对 　桶　 做的功是有用功，对 　水　 做的功是额外功。
水
桶
桶
水
3.如图所示，用滑轮组提升重750 N的物体，使它匀速上升1 m。已知用的拉力F为400 N。则在提升重物的过程中（不计绳重和摩擦），有用功为　750　 J，滑轮组的机械效率是 　93.75％　 ，动滑轮重是　50 N　 。
750
93.75％
50 N

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