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如何提高机械效率
导入新课
学习和工作要讲究效率，使用机械也要讲效率。那么，什么是机械效率呢？
学习目标
1. 知道有用功、额外功、总功的概念，以及它们之间的关系。
2. 理解机械效率的定义，会用机械效率的公式进行简单计算。
机械功原理告诉我们，使用任何机械都不能省功。不仅如此，人们还发现，使用机械时，对机械所做的功并不都是有用的，其中有一些是不得不做的额外功。
什么是有用功与额外功
日常生活中，人们搬移物体，不是将物体平移到另一个地方，就是将物体从低处搬到高处(或从高处搬到低处)。
思考：利用机械时，所做的功为何多一些？
活动1
在如图所示的两种机械做功的情况中，哪些功是我们需要的有用功，哪些功是不得不做的额外功 请与同学交流讨论。
分析有用功与额外功
在上述活动中，滑轮组和挖掘机提升重物所做的功，是我们需要的、有价值的功，叫做有用功，记作W有用。
在这个过程中，动力对机械做的功叫做总功，记作W总。
任何机械本身都要受到重力的作用，而且机械在运行过程中，总存在着摩擦力。
所以，当我们使用机械做功时，就必须要克服机械自身部件的重力和摩擦力等做一定量的功。
这部分对人们既无利用价值又不得不做的功，叫做额外功，记作 W额外 。
显然，在实际使用机械做功时，总功应等于有用功与额外功之和，即
W总＝W有用＋W额外
由于存在额外功，即W额外＞ 0，因此，总功必定大于有用功，即
W总 ＞ W有用
归纳与小结
1.有用功(W有用)：我们需要的有价值的功。
2.额外功(W额外)：对人们既无利用价值又不得不做的功。
3.总功(W总)：动力对机械所做的功。
4.总功等于有用功与额外功之和，即W总＝W有用＋W额外。
5. W总＞W有用
什么是机械效率
观察与思考
(1) 当你用水桶提水时，有两只大小相同的水桶可供选
择，一只是轻质塑料桶，另一只是厚铁皮桶，你选
择哪一只水桶？为什么？
(2) 当你用滑轮提升一个重物时，你选择哪一种滑轮？
使用机械做功时，有用功在总功中占的比例越大越好，有用功占的比例大，说明机械工作的效率高。
定义： 在物理学中，把有用功 W有用与总功 W总的比
值叫做机械效率.
如果用 η 表示机械效率(常用百分率来表示)，那么

机械效率是表征机械性能的重要指标.
思考：机械效率的单位是什么？
机械效率是一个比值，没有单位
想一想
机械效率的数值会等于或大于1吗 为什么
不会。因为使用机械总有额外功
功率与机械效率的区别
1. 功率是指物体在单位时间内所做的功，即功率是表示做功快慢的物理量。
2. 有用功在总功中所占的比例叫机械效率。
3. 功率和机械效率是描述机械的两种不同性能，两者间没有必然联系。
活动2
测算滑轮组的机械效率
实验与探究
实验目的：
测量滑轮组的机械效率
实验原理：

实验内容：
(1) 选择器材，组装一个如图所示的滑轮组，并用它来提升重物G。
(2) 为了测算滑轮组工作时的机械效率，你需要测量哪些物理量 怎样测量
(3) 进行实验(至少要做两次 )，并将测得的数据填写在后面的表格中。计算滑轮组工作时的机械效率。
(4) 改变物重G，重复步骤(3)。
观察与思考
(1) 滑轮组工作时的有用功怎样计算？需要测量哪些物理量？
(2) 滑轮组的额外功是怎样产生的，是否便于测量？
(3)有其他简便的方法测算总功吗？需要测量哪些物理量？
(4) 为了求出滑轮组的有用功和总功，从而计算滑轮组工作时的机械效率，除滑轮组外，实验中还需要哪些测量器材？
注意事项
(1) 钩码上升的高度h，可用竖直放置在钩码旁的刻度尺读出，以钩码的下端为标准读数。
(2) 拉力F的大小由弹簧测力计的示数读出，要竖直向上匀速拉动弹簧测力计时读数，弹簧不要和外壳摩擦。
(3) 测量细绳自由端通过的距离s时，可事先在细绳自由端上作一标记，再拉弹簧测力计，用滑轮组提升重物。用刻度尺量出钩码上升的高度后，再量出细绳标记移动的距离，就是细绳自由端通过的距离s。
记录数据
想一想：用同一滑轮组提升不同重物时的机械效率相
同吗 为什么
同一个滑轮组，在提升不同的重物时，其机械效率是不同的。
实验结论
思考：还有什么因素会影响滑轮组的机械效率？
一些机械的机械效率
起重机的机械效率是40%~60%
滑轮组：50%~70%
水泵：60%~80%
现代社会是节约型社会，要讲究提高效率，力求以尽可能少的消耗，取得尽可能多的效益。这样做不仅有巨大的经济意义，也是科学发展观的一个重要方面。
提高机械效率的主要办法是改进机械结构，使其更合理、更轻巧。此外，按照技术规程操作，定时保养，使机械始终处于良好的运转状态，对于保持和提高机械效率也有着重要作用。
如何提高机械效率？
(1) 减少机械自重。
(2) 减少机械的摩擦等来减小额外功。
(3) 在额外功一定时，增大有用功。
(4) 改进结构，使它更合理、更轻巧。
(5) 在使用中按照技术规程经常保养，定时润滑，
使机械处于良好的运转态。
本课小结
一、什么是有用功、额外功和总功
1. 有用功：我们需要的、有价值的功，叫作有用功。
2. 额外功：把无利用价值而又不得不做的功，叫做
额外功。
3. 总功：有用功和额外功之和是总功。
二、什么是机械效率
1. 概念：有用功与总功的比值。
2. 公式：η ＝ (W有用/W总)×100﹪
随堂训练
1. 判断对错
(1)有用功越多，机械效率越高 ( )
(2)额外功越少，机械效率越高 ( )
(3)物体做功越慢，机械效率越低 ( )
(4)做总功越多，机械效率越低 ( )




(5)做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高( )
(6)做相同的总功时，有用功越多，机械效率越高( )
(7)利用现代科学技术，机械效率可以等于1 ( )
(8)有用功在总功中占的比例越大，机械效率越高( )




2. 一物体质量为18kg，其所受重力为_______N。如图所示，小明用定滑轮将该物体在4s内匀速提高2m，所用拉力为200N。此过程中，小明做的有用功是_______J，定滑轮的机械效率是________。(取g＝10N/kg)
180
360
90％
2. 利用如图所示的滑轮组，在F＝80N的拉力作用下，将一个重为180N的物体匀速举高1m，绳重、摩擦不计。求：
(1) W总＝？
(2) W有用＝？
(3) W额外＝
(4) η＝
(5) G动＝
(1) W总＝ 240J
(2) W有用＝ 180J
(3) W额外＝ 60J
(4) η ＝ 75％
(5) G动＝60N
自我评价与作业
1. 通过学习发现，使用机械不仅不能省功，而且还必须做一定量的额外功。那么，请你评述一下使用机械还有什么价值。
虽然使用机械不能省功，但使用机械有许多好处：
(1)使用机械可以改变动力的大小、方向和动力作用点移动的距离；
(2) 使用机械可以改变做功的快慢；
(3) 使用机械还可以比较方便地完成人们不便直接完成的工作。
2. 机械效率越高的简单机械必定是( )。
A. 越省力
B. 越省功
C. 有用功越多
D. 有用功占总功的比例越大
D
3. 一个人利用如图11-18所示的滑轮组提起一个重2 400 N的重物，所用的拉力是500 N，绳子自由端被拉下4m。下列说法正确的是( )。
A. 总功是9600J，机械效率是21%
B. 有用功是1200J，机械效率是60%
C. 有用功是2400J，机械效率是83%
D. 总功是2000J，机械效率是50%
B
4. 某人通过滑轮组把重720N的货物提升10 m，此时滑轮组的机械效率为60%，求这个过程中此人所做的总功。

5. 请你利用实验室里的器材组装一个滑轮组，用它提升质量不同的重物，测算各种情况下这个滑轮组的机械效率。请根据实验结果和体会，谈谈怎样在安全、有效的前提下，提高使用机械的机械效率。
提高机械效率的方法：
① 尽量减少设备质量。
② 尽量提高每一次拉运的物体重量。
③ 加强设备维护，减少摩擦力。
另外，只改变绳子绕法，是不会改变机械效率的。

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