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十二章 简单机械
第4节 机械效率
物理观念：
通过实验活动，初步了解有用功，知道机械效率。
在生活中会解决怎么提高机械的效率问题，培养学生应用所学知识为社会服务的意识；
2. 科学态度：
直接提升物体做功，与使用机械提升物体做功相同吗？
要把重100N的大米运上三楼，图中画了三种办法。哪种办法最好？为什么？
一、实验步骤：
探究使用机械能否省功
（1）用弹簧测力计把砝码提升一定的高度，记录钩码上升的距离h1与砝码的重力G；
（2）用动滑轮匀速提升钩码，用弹簧测力计测出绳自由端的拉力F，用刻度尺测出钩码上升的距离h2（使h1和h2相等）和绳自由端移动的距离s。
二、实验视频：
探究使用机械能否省功
点击播放
G/N h/m W直/J F/N s/m W机/J
0.98 0.01 0.6 0.1
探究使用机械能否省功
二、实验表格：
0.049
0.06
使用任何机械都不省功
结论：使用动滑轮比直接提升物体不省功。
为什么使用动滑轮提升物体做的功要比直接提升物体做的功多？
有用功：为了达到工作目的而对物体所做的功。
总功：利用机械实际付出做的功。
额外功：由于克服动滑轮自重和摩擦等因素而多做的功。
W总 = W有 + W额
1.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
2.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
提水所做的功是 ；提水桶所做的功是 。
有用功
额外功
提水所做的功是 ；提水桶所做的功是 。
有用功
额外功
F1
以用滑轮组提升重物为例：
有用功：
把重物提升到一定高度而做的功；
W有用=G物·h物
总功：
动力F1实际做的功。
W总=F绳·s绳
额外功怎么算呢？
要把重100N的大米运上三楼，图中画了三种办法。哪种办法最好？为什么？
工作中，我们总是希望额外功越少越好；也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。
（1）机械效率通常用百分数表示，没有单位。
1. 定义：有用功跟总功的比值叫机械效率（η）
（2）机械效率总小于1 （因为有用功总小于总功）。
2. 公式：
3. 特点：
η= ×100%
W有用
W总
例1：如图所示，物体重G物=10N，拉力F=8N，小明匀速向下拉动绳子，1s内使物体上升了1m，不计绳重和摩擦，小明做的有用功 ，总功 ，滑轮组的机械效率η= %，小明提升货物的功率 。
10J
16J
62.5
16W
（4）小明提升货物的功率 ：P=Fv=8N×2m/s=16w
【详解】（1）小明做的有用功：W有=Gh=10N×1m=10J
（2）由图可知，承担物重的绳子股数n=2，
绳端移动的距离：s绳=nh= 2×1m=2m；
总功：W总=Fs=8N×2m=16J
η= ×100%=
W有用
W总
10J
16J
×100%=62.5%
（3）该滑轮组的机械效率为：
η=
W有用
W总
4. 变形：
G物·h物
F绳·s绳
G物·h物
F绳·n · h物
=
=
=
G物
n·F绳
5. 意义：
是衡量机械性能的重要标志。
η=
G物
n·F绳
×100%
起重机
一般电梯
滑轮组
抽水机
40%~50%
50%~70%
60%~80%
50%~55%
6. 常见的机械效率：
例2：如图所示，小明匀速向下拉动绳子，物体重G物=8N，拉力F=5N，不计绳重和摩擦，动滑轮的重G动= N，滑轮组的机械效率η= %。
作业1：如题图所示，用滑轮组提升重物时，重的物体在内匀速上升了。绳子自由端的拉力为不计摩擦和绳重，求：
拉力所做的有用功；
滑轮组的机械效率；
拉力的功率。
测量滑轮组的机械效率
点击播放
2.物重一定，动滑轮越轻，机械效率越高。
η=
W有用
W总
=
W有 + W额
W有用
G动·h物
+
G物·h物
G物·h物
=
=
G物
G动
G物
+
1.动滑轮重一定，物重越大，机械效率越高；
F1
若不计摩擦：
由此可见，与滑轮组的绕法以及被提升的高度无关。
拓展
如何提高机械效率？
1. 改进机械的结构，使它更合理，更轻巧。
例如：动滑轮太重，使得滑轮组机械效率很低，换用较轻滑轮就可提高其机械效率。
2. 减小机械间的摩擦力。
例如：加强机械运动部位的润滑。
3. 增大物体的重量。
在额外功不变的情况下增大有用功。
例3：如图所示，小明利用动滑轮匀速提升木箱。以下做法可以提高动滑轮机械效率的是( )
A. 适当增加木箱的重力 B. 增大木箱上升的高度
C. 增大提升木箱的速度 D. 换用质量更大的动滑轮
A
例4：质量为m的木块在F的作用下，沿着长为L的粗糙斜面匀速运动到高为h的斜坡的顶端，则在此过程中（　　）
A．支持力做的功为FL B．拉力做的功为Fh
C．克服重力做的功为mgh D．克服摩擦力做的功为FL
C
例5：如图所示，工人师傅搬运货物时，在地面和卡车的车厢间倾斜放置一长木板搭成斜面，将地面上的货物沿斜面匀速拉上车厢用时15s。已知车厢高1.5m，木板长3m，货物质量为50kg，沿斜面所用的拉力为300N，g=10N/kg，则拉力发挥的功率为 W，物体受到的摩擦力大小为 N；斜面的机械效率为 。
60
50
例6：工人师傅用如图所示的滑轮组提起一个重的箱子，所用的拉力是，工人将绳子的自由端拉下了，用时。求：
工人做的有用功；
滑轮组的机械效率；
工人做功的功率。
作业2：小强用如图所示装置在10s内将重为450N的货物匀速提升2m，此过程中拉力F的功率为120W.求：
(1)提升装置所做的有用功；
(2)拉力F做的功；
(3)该滑轮组的机械效率．
这节课你收获了哪些知识
1.完成动手动脑学物理；
2.完成同步练习册；

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