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第11章 机械与功
4 机械效率
新课引入
新课讲授
随堂练习
课堂小结
每过一段时间，要给自行车的车轴和链条上机油，汽车也需要定期更换润滑油。这样做的目的是什么呢？
新课引入
你需要从水井中往上提水，有两种水桶，一种是很重的铁皮水桶，另一种是很轻的铝合金水桶，用哪种水桶提水更轻松呢？
铁皮水桶
铝合金水桶
有用功和额外功
知识点1
新课讲授
1.有用功：为了达到工作目的必须做的功叫有用功，用W有用表示。
2.额外功
（1）为了达到工作目的，并不需要但又不得不做的功叫额外功，用W额外表示。
（2）额外功产生的原因
①提升物体时，克服机械自重、容器自重等所做的功。
②克服机械的摩擦所做的功。
在提水过程中，对桶做的功是额外功，无价值但不得不做，对水做的功是有用功。若水桶掉入井中，在捞桶的过程中，对桶做的功是有用功，对水做的功是额外功。
4.总功：有用功与额外功之和叫总功，用W总表示，W总=W有用+W额外。
例如，在提水过程中，人做的功（人对绳子的拉力做的功）就是总功。若人对绳子的拉力为F，绳子自由端移动的距离为s，则W总=Fs。
5.总功、有用功、额外功的单位都是焦耳（J）。
机械效率
知识点2
1.定义：物理学中，把有用功跟总功的比值叫机械效率。
2.公式：如果用 η 表示机械效率，那么 η = ×100%，机械效率常用百分率来表示。
3.对机械效率的理解
（1）由于使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总小于总功，所以任何实际机械的机械效率 η 都小于100%。
（2）根据 η = ×100% 可知，
当 W有用 一定时，W额外 越大，η 越小；
当 W额外 一定时，W有用 越大，η 越大。
（3）机械效率不是机械的一种固定性能，在完成不同任务的过程中，同一个机械的机械效率可能不同。
（4）机械效率的高低并不决定使用机械是省力还是费力，效率高只说明有用功在总功里所占的比例大。省力还是费力是指使用机械时所用动力的大小，机械效率高并不一定省力。
使用机械或省力，或省距离，但使用任何机械都不能省功；使用机械要多做额外功，比直接用手效率更低。
4.提高机械效率的方法
（1）尽量减少额外功，如减轻机械本身的质量，加润滑油减小摩擦等。
（2）当额外功一定时，在机械能承受的范围内增加所做的有用功（如使用滑轮组提升物体时，在绳子能承受拉力的范围内，尽可能增加每次提起的重物质量），充分发挥机械的作用。
实验：测量滑轮组的机械效率
1.实验过程
（1）用弹簧测力计测量钩码所受的重力G。
（2）按照图甲所示的方式安装滑轮组，沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，读出拉力 F 的值，用刻度尺测出钩码上升的高度 h 和绳端移动的距离 s。
（3）如图乙、丙所示，分别改变钩码的数量、换用不同的滑轮组，重复上面的实验。将获得的实验数据填入表格中。
（4）计算出有用功W有用、总功W总、机械效率 η 填入表格中。
2.实验结论
（1）由1、2两次实验数据可初步得出结论：使用同一滑轮组，物重越大，机械效率越大。
（2）由2、3两次实验数据可初步得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越小。
3.交流与评估
（1）读弹簧测力计的示数时不能静止读数，因为匀速拉动时需要克服摩擦力，而静止时无摩擦力，故弹簧测力计静止时的示数偏小。
（2）对某一确定的滑轮组来说，s、h与绳子股数 n 之间的关系为s=nh，则机械效率η===，故滑轮组的机械效率与提升重物的高度及绳子自由端移动的距离无关。
课堂小结
机械效率
实验：测量滑轮组的机械效率
有用功和额外功
有用功：为了达到目的而做的功
额外功：人们不需要但又不得不做的功
定义：有用功跟总功的比值叫机械效率。
公式：η=×100%
机械效率
总功：有用功与额外功的总和
随堂练习1
D
随堂练习2
C
随堂练习3
D

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