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第十二章 简单机械
第4节 机械效率
人教版 物理 八年级 下册
我国许多地方原来都没有
自来水,人们为了食用水,要从
井中打水。如图所示,在这个从
井中提水上来的过程中,人对哪
些物体做了功 这些功都是人们
希望做的吗 对谁做的功才是有用的呢
2. 能设计实验，测定某种简单机械的机械效率；知道提高机械效率的实际意义和方法，有合理改进机械、提高机械效率的意识。
1. 能结合实例认识有用功、额外功和总功；理解机械效率的概念，知道机械效率小于1及没有单位的原因，会利用公式η= 进行相关的计算。
知识点 1
有用功和额外功
对砂子做功
对空桶做功
克服自身重力做功
并不需要做但又不得不做的功
对人们有用必须做的功
3m
3m
他的目的是
把沙子运上三楼
用水桶提沙子上楼
有用功
额外功
1. 有用功（W有用）：为了达到工作目的，必须做的功。
2. 额外功（W额外）：为了达到工作目的，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。
即有用功与额外功的总和。
W总 = W有用 + W额外
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。
想一想
s
h
s=2h=20cm=0.2m
W1＝G·h＝2N × 0.1m=0.2J
W2＝ F·s＝ 1.2N × 0.2m= 0.24J
W1 < W2

探究：使用动滑轮是否省功？
使用动滑轮提升物体时，要克服动滑轮重力、绳子重及摩擦力等做功。
额外功
F
G
s
h
W有用=G物·h
W总=F·s
W额外=G动·h
（不计绳重和摩擦）
F
s绳
s物
f
W有用=f·s物
W总=F·s绳
利用滑轮组做功
h
l
f
F
G
N
W有用=G·h
W总=F·l
W额外=f·l
不做功
利用斜面做功
知识点 2
机械效率
在使用机械工作时，有用功在总功中所占的比例越多越好。它反映了机械的一种性能，物理学中表示为机械效率。
定义：有用功跟总功的比值。
公式：
使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1的。机械效率通常用百分比表示。
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。
滑轮组机械效率的讨论
同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率就越高。
提升相同的重物，所用动滑轮越轻，机械效率就越高。
探究实验：测量滑轮组的机械效率
F
【实验原理】
【实验器材】
弹簧测力计、刻度尺、铁架台、滑轮、
细线、钩码
绳端的拉力F、________、_________________和___________________。
物体重G
物体上升距离h
绳自由端移动距离s
【需要直接测量的物理量】
知识点 3
测量机械效率
实验时拉力的方向应尽量_____________，且应在钩码____________的过程中读取拉力的大小。
竖直向上
匀速移动
注意事项：
实验过程
G/N h/m F/N s/m W有用/J W总/J η
1
2
3
F
实验1 保持动滑轮重一定，改变钩码重力
结论：动滑轮重一定，物重越大，机械效率越高。
G/N h/m F/N s/m W有用/J W总/J η
1
2
实验2 保持钩码重力一定，改变动滑轮重。
结论：物重一定，动滑轮越重，机械效率低。
F
F
探究：影响斜面机械效率的因素
实验时沿斜面匀速拉动木块，并在拉动中读出拉力的大小。
实验次数 斜面倾斜程度 斜面材料 木块重力G/N 斜面高度h/m 有用功 W有用/J 拉力F/N 斜面长度s/m 总功W总/J 机械效率
1 较缓 木板 1 0.1 0.1 0.2 0.7 0.14 71.4%
2 较陡 木板 1 0.17 0.17 0.3 0.7 0.21 81%
3 陡 木板 1 0.24 0.24 0.4 0.7 0.24 85.7%
4 棉布 1 0.24 0.24 0.5 0.7 0.35 68.6%
5 毛巾 1 0.24 0.24 0.6 0.7 0.42 57.1%
实验数据
影响斜面的机械效率：
1. 斜面的粗糙程度有关：同一斜面，拉同一物体，斜面越粗糙，拉力越大，效率越低。
2. 斜面的倾斜程度有关：粗糙程度相同，拉同一物体，斜面越陡（倾角越大），拉力越大，效率越高。
结 论
例1（福建中考）工人用如图的机械将物体匀速提升到某一高度，若物体的重力与滑轮的重力之比G物∶G滑轮=9∶1，忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率为 （　　）
A．10% B．45%
C．80% D．90%
D
连接中考
例2 （荆门中考）如图所示，用同一滑轮组分别将两个不同的物体A和B匀速提升相同的高度，不计绳重和摩擦的影响，提升A的过程滑轮组的机械效率较大，则下列判断正确的是（　　）
①A物体比B物体轻
②提升A的拉力较大
③提升A所做的额外功较少
④提升A做的有用功较多
A．只有①③ B．只有②④
C．只有②③ D．只有①④
A更重
B
提升A的拉力较大
提升A做的有用功较多
连接中考
1. 关于机械效率，以下说法正确的是（ ）
A
D. 省力越多的机械，机械效率越高
C. 做功越多的机械，机械效率越高
B. 单位时间里做功越多的机械，机械效率越高
A. 机械效率总小于1
基础巩固题
2.某机械的机械效率是75%，这说明使用这一装置做功 ( )
D. 额外功占总功的3/4
C. 总功是有用功的3倍
B. 有用功是额外功的3倍
A. 总功是额外功的3倍
B
基础巩固题
3. 如图所示，用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度，与提升B相比，提升A的过程滑轮组的机械效率较大，若不计绳重与摩擦的影响，则提升A的
过程 (　　)
A. 额外功较小 B. 额外功较大
C. 总功较小 D. 总功较大
D
基础巩固题
4. 如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300 N的物体，拉力F的大小为30 N。若物体和地面之间的摩擦力大小为45 N，则A处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为 (　　)
A. 45 N、50%　
B. 45 N、75%
C. 60 N、50%　
D. 60 N、75%
B
f=45N
基础巩固题
如图所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9×
104N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v=2m/s，
经过t=10s，货物A竖直升高h=10m。已知汽车对绳的拉力F的
功率P=120kW，不计绳、滑轮的质量和摩擦，求：
（1）t时间内汽车对绳的拉力所做的功；
（2）汽车对绳的拉力大小；
（3）斜面的机械效率。
能力提升题
解：（1）t时间内汽车对绳的拉力所做的功：
W=Pt=1.2×105W×10s=1.2×106J；
（2）由图知，n=3，拉力端移动速度：v=3v物=3×2m/s=6m/s，
由P=Fv可得汽车对绳的拉力大小：
（3）不计绳、滑轮的质量和摩擦，滑轮组对重物做的功等于汽车对绳的拉力所做的功，即W总=1.2×106J：
斜面的机械效率：
作业
内容
教材作业
完成课后“练习与应用”练习
自主安排
配套练习册练习

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