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第十二章 简单机械
第4节 机械效率
利用机械帮助我们工作，会给我们带来极大的方便。有的机械可以省力，有的机械可以省距离。利用滑轮提升重物，绳端拉力所做的功与滑轮组对重物所做的功相同吗
1.知道有用功 额外功 总功的概念，并会计算（重点）
2.知道机械效率的定义、公式，认识机械效率是表示机械性能的重要指标（重点）
1. 使用动滑轮是否省功
(1)实验过程：
①如图1 甲所示，用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，将实验数据填入表格中。
知识点一：有用功、额外功和总功
②如图乙所示，用弹簧测力计和动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，将实验数据填入表格中。
③计算并比较两次实验中拉力所做的功。
实验次序 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 手的拉力F/N 手移动的距离s/m
1 2 0.1 2.1 0.1
2 2 0.1 1.1 0.2
(2)实验结论：使钩码上升相同的高度，利用动滑轮提升钩码时做的功大于直接提升钩码所做的功；这表明：
使用动滑轮不但不省功，反而要多做功。
温馨提示:
1. 实验中，应竖直向上匀速提升钩码。
2. 图乙实验中，手移动的距离可以不用刻度尺测量，直接利用关系式s=nh=2×0.1 m=0.2 m 得到。
3. 使用动滑轮不能省功的原因：动滑轮本身有一定的重力；绳子和动滑轮之间存在摩擦力。
2. 有用功
(1)上述实验中，克服钩码重力做的功，对我们来说是有用的，是无论采用何种方式都必须做的功，叫有用功，用W 有表示。
(2)有用功相当于不用机械而直接用手对物体做的功。
3. 额外功 上述实验中，克服滑轮重和摩擦力做的功，对我们来说没有必要但又不得不做，这部分功叫额外功，用W额表示。
4. 总功
(1)上述实验中，拉力总共所做的功叫总功，用W 总表示；总功等于有用功和额外功之和，即W总=W有+W额。
(2)总功就是人们利用机械所做的功。
在总功一定的情况下，人们希望有用功越_____越好，额外功越_____越好。
多
少
1.机械效率：有用功跟总功的比值。
2.公式：
η＝　　　　　　　　　　
W有
W总
思考：机械效率可能大于1或者等于1吗？
注：机械效率一般用百分数表示，没有单位。且机械效率总小于1 。
（W有知识点二：机械效率
起重机40%~50%
汽油发动机：22%~27%
柴油发动机：28%~30%
抽水机60%~80%
F
实验原理
实验器材
注意事项
弹簧测力计、刻度尺、铁架台、滑轮、细线、钩码
竖直向上，缓慢拉动测力计。
实验：测量滑轮组的机械效率
G/N h/m F/N s/m W有/J W总/J
1
2
3
实验1：保持动滑轮重一定，改变钩码重力。
动滑轮重一定,物重越大，机械效率越高。
实验步骤
G/N h/m F/N s/m W有/J W总/J
1
2
实验2：保持钩码重力一定，改变动滑轮重。
物重一定，动滑轮越重，机械效率越低。
F
F
实验步骤
（1）物重：同一个滑轮组，提起的物体越重，机械效率越高。
（2）动滑轮重：提起的物重一样时，动滑轮越重，机械效率越低。
（3）摩擦（轮与轴及轮与绳之间）、绳重。
减小摩擦可以减少额外功，提高机械效率。
如：加强机械运动部位的润滑、采用轻质细绳等。
影响滑轮组机械效率的因素
η =
=
=
=
=
1. 在测滑轮组的机械效率时，可以不测量s和h；
2. 若不考虑绳重和摩擦，只计动滑轮重力时：
F=(G+G动)/n
η =
G
G+G动
η=
即：
即：
η=
G
G+G动
七十二变
1. 测量木块的重力，记录数据；
3. 改变斜面的倾斜程度，重复步骤2。
2. 把木块用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉；分别记录拉力 F、小车沿斜面移动的距离 S、木块上升的高度 h 。
4. 斜面倾斜程度不变，在斜面上分别铺白布、毛巾，重复步骤2。
实验原理
实验步骤
实验：测量斜面的机械效率
斜面的 倾斜程度 木块重 G/N 斜面高度h/m 沿斜面 拉力F/N 斜面长 s/m 有用功W有/J （Gh） 总功W总/J （Fs） 机械效率η
较缓
较陡
最陡
机械效率与倾斜程度的关系
斜面的粗糙程度一定，倾斜程度越大，机械效率越高。
数据记录
结论
斜面 材料 小车重力G/N 斜面高度 h/m 拉力 F/N 斜面长 s/m 有用功 W有/J 总功 W总/J 机械
效率
木板 2 0.1 0.8 0.82 0.2 0.66 30.3 ％
棉布 2 0.1 1.2 0.82 0.2 0.98 20.4 ％
毛巾 2 0.1 1.6 0.82 0.2 1.32 15.2 ％
机械效率与斜面粗糙程度的关系
斜面的倾斜程度一定，斜面越光滑，机械效率越高。
数据记录
结论
1. 斜面的倾斜程度
（光滑程度一样的斜面，倾斜程度越大，机械效率越高）
2. 斜面的粗糙程度
（倾斜程度一样的斜面，斜面越光滑，机械效率越高）
影响斜面的机械效率的因素
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
定义：有用功跟总功的比值叫做机械效率
（机械效率总小于1）
机械效率
额外功：
总功：
W有
W总
η＝
公式：
滑轮组的效率
η=
η=
G+G动
G
（不考虑绳重和摩擦）
三个相关物理量
1．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
2.用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体匀速提升相同的高度。若用η甲、η乙表示甲、乙两滑轮组的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功(不计绳重与摩擦)，则(　　)
A．η甲＝η乙，W甲＝W乙
B．η甲＞η乙，W甲＞W乙
C．η甲＜η乙，W甲＜W乙
D．η甲＞η乙，W甲＜W乙
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，该滑轮组有机械
效率将_______（选填：“增大”、“减小”
或“不变”）
缓慢
2.4
24
83.3%
增大

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