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(共34张PPT)
第4节 机 械 效 率
第十二章——简单机械
理解什么是机械效率。 （重点）
02
了解什么是有用功、额外功和总功。（重点）
01
会测定某种简单机械的机械效率。（重点）
03
了解如何提高机械效率。（重点）
04
学习目标
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。
怎样判断使用机械是否省功呢
那么，使用机械能省功吗
情境导入
新课讲解
研究使用动滑轮是否省功
1.用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，计算拉力所做的功。
2.用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，计算拉力所做的功。
进行实验：
一、有用功和额外功
新课讲解
实验记录：
物重G/N 物体移动距离h/m 直接提起物体做功W直 拉力F/N 绳子移动距离s/m 用装置拉起来做功W机
一、有用功和额外功
新课讲解
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
什么是有用功、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:
目的：把重物提升一段距离
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_______，对水桶做的功是_______，拉力所做的功是________。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
变式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
机械效率
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。
知识点二
定义：有用功与总功的比值叫做机械效率，通常用百分率表示
η＜1
机械效率是一个比值，没有单位
焦耳( J )
η ：机械效率
W有：有用功
W总：总功
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
生产生活中常见机械的机械效率
起重机40%~50%
汽油发动机：22%~27%
柴油发动机：28%~30%
抽水机60%~80%
例3.起重机把量为0.5t的重物匀速提升了3m，而它的电动机所做的功是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功是有用功
W有=Fh=5×103N×3m=1.5×104J
如：机械效率为44%，表示做功过程中，有用功占总功的44%。
起重机电动机所做的功是总功
W总=3.4×104J
能量来源
例4.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
例4.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
(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 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
单位
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 机械效率与功率有关系吗？
对比
无单位，用百分数表示
瓦(W）
测量滑轮组的机械效率
设计实验：
需要测量哪些物理量？用什么测量工具？怎样计算有用功和总功？
需要哪些实验器材？
实验原理：
二、机械效率
二、机械效率
1.测出钩码重力，再按图所示组装滑轮组。记下钩码和绳端的位置。
2.匀速拉动弹簧测力计，读出拉力F 的值，记下钩码和绳端的末位置，并用刻度尺测出钩码移动的距离与绳子移动的距离。
3.计算机械效率。
进行实验：
二、机械效率
次数 钩码所受重力G/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 0.044 0.044 0.45 0.131 0.059
2 1.5 0.055 0.0825 0.65 0.164 0.1066
3 2 0.035 0.07 0.8 0.11 0.088
1.用同一滑轮组提升不同的重物，重物越重，机械效率越高。
2.不同的滑轮组，机械效率不同
结论：
1.动滑轮重(动滑轮重减小，机械效率提高)
2.摩擦(轮与轴及轮与绳之间)、绳重
(减小摩擦、绳重可以减少额外功，提高机械效率)
二、机械效率
思考：你觉得除此之外还有什么其他的因素会影响机械效率呢？
在机械能承受的范围内，尽可能增加每次提升重物的重量。
当额外功一定时，增大W有
3.1滑轮组
①（真实情况）考虑所有的额外功时：
②（半理想）不考虑绳重和摩擦力，只考虑动滑轮重时：
滑轮组竖放
例6（真实情况）使用如图滑轮组拉动一个物体，自由端拉力F=60N，用时20s拉动物体上升了2m，G物＝150N，
（1）求有用功
（2）总功
（3）额外功
（4）机械效率
例7.（半理想）用如图所示的滑轮组提升重9N的物体，使物体匀速上升0.05m，弹簧测力计的示数为4N。不计摩擦和绳重。
滑轮组横放
例8.在水平面上拉一个重5N的物体，物体水平移动4m，拉力为4N，物体所受摩擦力5N，求机械效率？
f
F
W有用=G·h
W总=F·l
W额外=f·l
不做功
3.2斜面
W额外=W总-W有用
例9.在斜面上拉一个重5N的物体到高处(图12.3-3)，沿斜面向上的拉力为2N，斜面长1.2m、高0.3m。把重物直接提升h所做的功作为有用功，求这个斜面的机械效率和斜面的摩擦力。
W有用=G·h
W总=F·l
W额外=W总-W有用
W额外=f·l
有用功：
总功：
机械效率：
额外功：
对重物所做的功是有用功;克服动滑轮本身所受的重力、摩擦力、绳重等所做的功是额外功。
起重机做的额外功是由动滑轮、起重臂和钢丝绳所受到的重力及摩擦引起的。
解：有用功：
总功：
机械效率：
可能是使用的动滑轮所受的重力不同、摩擦力不同等。
没有。因为使用机械做功时，必然要克服机械本身所受的重力、摩擦等因素而多做一些功，即有用功一定小于总功，机械效率一定小于100%。使用滑轮组提升重物时，为了提高机械效率，可以使用轻质的动滑轮和绳子，减小滑轮和轴间的摩擦，增大重物的质量。
解：有用功：
总功：
机械效率：
拉力的功率：
下 课
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