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(共30张PPT)
第十章 功与能
第三节 机械效率
情 境 导 入
第三节
机械效率
想一想
在生活中，我们经常听到与“效率”有关的词：学习效率、工作效率等，你知道它们的含义吗？
“效率”有多种含义，通常理解为单位时间完成的工作量。
在物理学中，有一个概念叫作“机械效率”，你知道它的含义吗？
新 课 探 究
第三节
机械效率
一、功的原理
探究使用机械是否省功
实验步骤
①如图甲所示，用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，将数据填入表格。
②如图乙所示，用弹簧测力计和一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，并记录实验数据。
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情境导入
课堂小结
实验数据
做功方式 拉力
F/N 物体升高的高度h/m 拉力移动的距离s/m
用弹簧测力计直接提升2个钩码
用弹簧测力计和一个动滑轮提升2个钩码
2
0.1
0.1
1.2
0.1
0.2
拉力做的
功W/J
0.2
0.24
使用任何机械都不省功
实验结论
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课堂小结
总功：有用功与额外功之和。 W总= W有用+ W额外
以使用动滑轮提升钩码进行分析
②额外功
要提升钩码，必须将动滑轮和绳子也提升，同时还要克服摩擦做功。这些功是对人们无用但又不得不做的功叫作额外功。
①有用功
提升钩码是目的，有利用价值，对钩码做的功是对人们有用的功叫作有用功。
③总功
人做的功为总功 W总=Fs
机械的三种功：有用功、额外功和总功
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课堂小结
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。
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二、机械效率
情景分析
要把重100N的大米运上三楼。图中用了三种方法，怎样比较哪种方法好？
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
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课堂小结
①人走楼梯提大米做功情况
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 地面到三楼高 6 m
总功 W = W米 + W桶 + W人
= 600J+120J +2400J =3120J
对桶做功
克服自重做功
W桶 = Gh=20N×6m= 120J
W人 = Gh=400N×6m= 2400J
W米 = Gh=100N×6m=600J
对大米做功
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课堂小结
②人用动滑轮和桶提大米做功情况
对大米做功
对桶做功
W米 = Gh=100N×6m=600 J
总功 W = W米 + W桶 + W动
= 600J+120J +60J =780J
W桶 = Gh=20N×6m= 120 J
对动滑轮做功
W动 = Gh=10N×6m= 60 J
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 地面到三楼高 6 m
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课堂小结
③人用动滑轮与口袋提大米做功情况
对大米做功
对口袋做功
W米 = Gh=100N×6m=600J
总功 W = W米 + W口袋 + W动
= 600J+30J +60J =690J
W口袋 = Gh=5N×6m= 30 J
对动滑轮做功
W动 = Gh=10N×6m= 60J
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 地面到三楼高 6 m
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课堂小结
做功形式
600J
600J
600J
2520J
180J
90J
总功W总
3120J
780J
690J
有用功W有
额外功W额
这三种情况下，哪些是有用功？哪些是额外功？
请分别计算出三种情况下有用功、额外功和总功分别是多少？
对大米做的功
做的其他功
W人与桶=G总h
=420N×6m
=2520J
W滑轮与桶=G总h
=30N×6m
=180J
W滑轮与口袋=G总h
=15N×6m
=90J
W大米=Gh
=100N×6m
=600J
W大米=Gh
=100N×6m
=600J
W大米=Gh
=100N×6m
=600J
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课堂小结
做功形式
600J
600J
600J
2520J
180J
90J
总功W总
3120J
780J
690J
有用功W有用
额外功W额外
请算出三种情况下有用功在总功中占的百分比。
19%
77%
87%
现在你会判断哪种方法比较好吗？为什么？

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课堂小结
①物理学中，将有用功跟总功的比值叫作机械效率。
机械效率 η
=
W有用
W总
注：机械效率只有大小，没有单位。由于有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 。机械效率通常用百分数表示。
机械效率是标志机械做功性能好坏的重要指标，机械效率越高，机械的性能越好。
③变形公式：
W有用= W总η
W总
=
W有用
η
②计算公式：
机械效率
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课堂小结
一台起重机的机械效率是60% ，它表示什么意义？
使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是60% ，也可以说有用功在总功中占的比例是60%，另外的40% 是额外功。
机械效率的物理意义
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课堂小结
一些机械的机械效率
纽科门蒸汽机最初的机械效率约1%
瓦特蒸汽机的机械效率提高至6% ~ 15%
起重机的机械
效率40%~50%
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课堂小结
汽油机
22%～27%
离心式水泵
60%～80%
喷气发动机
50%～60%
一些机械的机械效率
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课堂小结
滑轮组竖直提升重物
由公式可知：
当动滑轮的重力一定时，物重越大，机械效率越高。
如图所示，利用滑轮组把重力为G的物体提高h。F 为动力，s为绳子自由端移动的距离，n为承担重物的绳子股数。
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课堂小结
滑轮或滑轮组水平拉动物体（不计滑轮及绳重）
f摩擦力

f摩擦力
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课堂小结
测量滑轮组的机械效率
实验原理
实验器材
定滑轮、动滑轮组成的滑轮组， 弹簧测力计，钩码和刻度尺。
影响滑轮组机械效率的因素可能有哪些？
①提升物体的重力；
②动滑轮的重力；
③绳重、摩擦力……
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课堂小结
甲 乙
①按照图甲那样安装滑轮组，算出钩码的重力G，并记下钩码和绳端的位置。
②如图乙，匀速竖直缓慢拉动弹簧测力计，使钩码缓慢上升，读出拉力F的值，并用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s。
设计并进行实验
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实验
次数 钩码的
重力G物/ N 提升
高度h/m 有用功
W有/ 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 1.0 0.1 0.10 0.55 0.3 0.165
2 1.5 0.1 0.15 0.70 0.3 0.210
3 2.0 0.1 0.2 0.85 0.3 0.255
60.6%
71.4%
78.4%
分析和论证
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课堂小结
①实验时拉力的方向应尽量____________，应在钩码__________的过程中读取拉力的大小。
竖直向上
匀速移动
②确定绕线方式与承担重物绳子的段数n：
与动滑轮连接的段数即为承担重物绳子的段数，如图所示，n=3，用“奇动偶定法”确定绕线方式。
③影响滑轮组机械效率的因素：物体的 、动滑轮的________、绳子与滑轮之间的摩擦力。与绳子的绕法、绳子段数________。
交流与评估
重力
重力
测量滑轮组的机械效率
无关
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课堂小结
影响因素 分析 改进措施（提高效率）
影响滑轮组机械效率的因素和改进措施
被提升
物体的重力
动滑轮自身
的重力
滑轮组自身
部件的摩擦
同一个滑轮组，提升物体的重力越大，机械效率越大
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
机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低
在机械承受的范围内，尽可能增加被提升物体的重力
改进滑轮结构，
减轻滑轮自重
对机械进行保养，保持良 好的润滑，减小摩擦
当堂达标
第三节
机械效率
1．升旗过程中，克服旗的重力做的功是_________，克服摩擦力做的功是_________；人对绳子拉力做的功是_______。(均选填“有用功”“额外功”或“总功”)
有用功　
额外功　
总功　
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课堂小结
2．用绳子将钩码提升至一定的高度，如图所示，此过程所做的有用功是（ ） A．提升钩码所做的功　　　　　　　
B．克服摩擦力所做的功
C．提高绳子所做的功　　　　　　　
D．克服动滑轮重力所做的功
A　
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当堂达标
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课堂小结
3．关于机械效率，下列说法中正确的是（ ）
A．做有用功多的机械效率一定高　　　
B．做总功多的机械效率一定高
C．做额外功少的机械效率一定高　
D．在总功中有用功所占比例大的机械效率高
D
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课堂小结
4. 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
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当堂达标
情境导入
课堂小结
5．如图，小明用滑轮组把质量为54kg的重物匀速提升了1 m。此过程中，绳子自由端的拉力做功为675 J，绳子自由端的拉力为______N，该滑轮组的机械效率为_______（g取10 N/kg）。
225　
80%　
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当堂达标
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课堂小结
6. 如图所示，在20N的水平拉力F作用下，重200N的物体沿水平面向左做匀速直线运动，物体与地面间的滑动摩擦力为48N。则：
①滑轮组的机械效率为多少？
②若物体的速度为0.2 m/s，则拉力
做功的功率是多少？

课 堂 小 结
第三节
机械效率

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