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第十二章 简单机械
12.4机械效率
有的机械可以省力，有的机械可以省距离。
利用滑轮组提升重物，
绳端拉力所做的功与滑轮组对重物所做的功相同吗
问 题
实验探究：使用动滑轮是否省功
实验步骤：
①图甲，将钩码缓慢地提升高度，所做的功为：W1=Gh。将数据填入表格。
②图乙，将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，拉力所做的功为：W2=FS。
甲
乙
一、有用功和额外功
做功方式 拉力 高度h/m 拉力距离 拉力做功
直接提升2个钩码 2 0.1 0.1
用动滑轮提升2个钩码 1.2 0.1 0.2
0.2
0.24
实验结论：
两次钩码被提升相同的高度，但使用动滑轮时拉力做的功要多。
动滑轮会省力，但要克服动滑轮的重力及滑轮与细绳的摩擦
使用机械不省功，还需要多做额外功。
1.有用功 ：是为了实现目的而做的功。用W有表示。
2.额外功：人们不需要但又不得不做的功，叫做额外功。
克服机械自身（如动滑轮、绳子）的重力和摩擦等而做的功。用W额表示。
3.总功：有用功与额外功的总和。用W总表示。
W总= W有+W额
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。
你的目的是什么，什么就是有用功
想想议议
水桶从井中提水,所做的功哪部分是有用功,哪部分是额外功
1.定义：有用功跟总功的比值叫做机械效率。
2.符号：η
机械效率是有用功在总功中所占的百分比，所以没有单位。
有用功总是小于总功，
所以机械效率总是小于1的；
机械效率通用百分数表示。
二、 机械效率
例题 起重机把质量为0.5 t的重物匀速提升了3 m，而它的电动机所做的功是3.4×104 J，起重机的机械效率是多少？ g取10 N/kg。
实验步骤：
1.测出钩码重力G，并记下钩码和绳端的位置。
2.匀速竖直缓慢拉动，测出拉力F，
测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s。
3.算出有用功W有、总功W总、机械效率
4.改变钩码数量，多次实验。
三、测量滑轮组的机械效率
演示：测量滑轮组机械效率
钩码重G/N 钩码升高h/m 拉力F/N 拉力移动s/m 有用功 W有/J 总功W总/J 机械效率η
1
2
3
结论：动滑轮重一定，物重越大，机械效率越高。
F
1 0.1 0.5 0.3 0.1 0.15 66.7%
1.5 0.1 0.7 0.3 0.15 0.21 71.4%
2 0.1 0.8 0.3 0.2 0.24 83.3%
滑轮或滑轮组竖直提升重物的机械效率
不计绳重、摩擦力
斜面的机械效率
其中G为物体的重力，h为斜面的高度，L为斜面的长度。f 为物体与斜面间的摩擦力。
关于测量滑轮组机械效率的几点说明：
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：
即：
η=
G+G动
G
Gh
Fs
＝
η＝　　　　　　　　　　
Gh
Fnh
＝
G
Fn
即：
η＝
G
Fn
η＝　　　　　　　　　　
G
Fn
＝
G＋G动
G
F=
G+G动
n
与滑轮组绕线方式无关
1. 增大物重
2. 减少动滑轮重
3. 减小摩擦
如何提高机械效率？
机械效率
机械效率
有用功和额外功
额外功：
定义：有用功跟总功的比值
有用功：为了达到目的，必须做的功
总功：拉力所做的功
W总 = W有 + W额
公式： 总小于 1
测量滑轮组的机械效率
1.如图，用滑轮组将一重物竖直向上匀速提升 2m，所用拉力 F=100N，若该过程中滑轮组的机械效率为 80%，则滑轮组对重物做的有用功为______J。
320
2.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. 如图甲所示，用弹簧秤将重为3.9 N的物块从斜面的底端匀速拉至顶端，则物块所受拉力为_________N，已知斜面的高为2 m，长为4 m，则拉力做功为__________J，斜面的机械效率为_______。
3.若用图乙所示装置匀速提升该重物上升0.5 m，当其机械效率与斜面相同时，竖直向上的拉力为_______N，该过程所做的额外功为_______J。
2.6
10.4
75%
1.73
0.65

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