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第十一章 简单机械
第三节 机械效率
新课导入
工人通过滑轮组、定滑轮和轮轴提升竖井中的重物。
工人为什么不直接提起重物
而是将这么多的简单机械进行组合呢？
使用这些简单机械的优势是什么？
新课学习
观察思考
使用机械提升物体与直接提升物体所做的功相同吗？
直接提升物体
用滑轮提升物体
使用动滑轮是否省功
做功方式 拉力F/N 物体升高的 高度h/m 拉力移动 距离s/m 拉力做的
功W/J
直接用弹簧测力计 提升2个钩码 2 0.1 0.1 0.2
用弹簧测力计和一个动滑轮提升2个钩码 1.2 0.1 0.2 0.24
实验探究：利用动滑轮提升重物是否省功？
【实验器材】
弹簧测力计、砝码、动滑轮、线等
【实验方法】
比较直接用手提升物体所做的功和使用动滑轮提升物体所做的功的大小。
W1
W2
【实验数据】
W1＜W2
结论：使用动滑轮提升重物 省力并不省功
有用功、额外功和总功
（3）总功：
手拉绳所做的功叫作总功，记为W总。
总功等于有用功与额外功之和 W总= W有+ W额
②额外功
①有用功
③总功
（1）有用功：
将钩码提升一定的高度是我们的目的，所做的功叫做有用功，记为W有用。
（2）额外功：
使用动滑轮提升钩码时，除克服摩擦力做功外，还要克服动滑轮的重力做功，这两部分功虽然并非我们所需要的，但又不得不做，叫作额外功，记为W额外。
要把重100N的大米运上三楼。
右图画了三种办法。
哪种办法最好，哪种办法最不好？
大米重100 N
人体重400 N
动滑轮重10 N
桶重 20 N
口袋重 5 N
观察思考
三者对比
有用功
有用功
有用功
额外功
额外功
额外功
额外功
额外功
额外功
计算各个功，并填入下表
做功方式 有用功/J 额外功/J 总功/J
桶装，手提上楼 600 2520 3120
桶装，动滑轮吊运 600 180 780
袋装，动滑轮吊运 600 90 690
大米重100 N
人体重400 N
动滑轮重10 N
桶重 20 N
口袋重 5 N
哪种办法最好
机械效率
（1）定义：物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率。
η
＝
W总
W有用
＝
W有用
W有用+W额外
（2）计算公式
（3）物理意义：在使用机械工作的时候，有用功在总功中所占份额越多越好。它反映机械的性能高低，物理学中表示为机械效率。
η总小于1
用百分数表示
做功方式 有用功/J 额外功/J 总功/J 机械效率
桶装，手提上楼 600 2520 3120 19.2%
桶装，动滑轮吊运 600 180 780 76.9%
袋装，动滑轮吊运 600 90 690 87.0%
机械效率的定义
常见的机械效率
起重机的机械
效率40%~50%
抽水机的机械效率为 60～80%
汽油机的机械效率为22～27%
喷气发动机
50～60%
s
W有 = Gh
W总 = Fs
杠杆的机械效率
机械省功吗
斜面的机械效率
用力F沿斜面把重力为G的物体提高，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。
斜面越陡，越光滑，
机械效率越高
h
s
斜面的机械效率
水平放置滑轮组机械效率
滑轮组：
W有用=Fs物 = fs物
F
f
F拉
W总=F拉s绳
s绳 = ns物
F
G
竖直放置滑轮组机械效率
滑轮组：
如果忽略绳重和摩擦，但不忽略轮重
动滑轮上绳子段数为n=3
s绳 = ns物= nh = 3h
nF = G物 + G动
W总 = Fs绳 = （G物 + G动）h
W有用 = G物h
提高竖直放置滑轮组机械效率方法
滑轮组的机械效率
三种简单机械做功效率的计算：
杠杆 滑轮组 斜面
竖直 水平 图例
机械 效率
说明∶其中G为被提升物体受到的重力，h为物体升高高度， F为拉力，s为拉力移动的距离，G动为动滑轮的重力，f为摩擦力，s物为物体移动的距离，n为动滑轮上绳子的段数
②不计绳重,摩擦时:
课堂小结
课堂检测
1．建筑工地上，工人用滑轮组将质量相同的水泥板吊往高处。不计绳重和摩擦，同时吊起若干块水泥板时，滑轮组的机械效率为60%。再少吊起一块水泥板时，滑轮组的机械效率为50%。若要使滑轮组的机械效率达到75%，则需要同时吊起的水泥板的块数为( )
A.5块 B.6块 C.7块 D.8块
B
课堂检测
2．如图，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是( )
C
A.甲做的有用功多
B.乙做的总功多
C.甲做总功的功率大
D.乙所用装置的机械效率小
课堂检测
3．如图所示，小刚在10 s内把320 N的重物竖直匀速提升了3 m，所用拉力为200 N，则小刚做功的功率为______W，机械效率为____________。
120
80％

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