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专题二十 机械效率
课程要求
课程要求
知道机械效率，了解提高机械效率的途径和意义。
从能量的转化和转移的角度认识效率
基础知识梳理
基础知识梳理
一、有用功
1.概念
为了达到目的而必修做的功。
2.计算方法
3.示例
从井中打水时提水所做的功
二、额外功
1.概念
我们不需要但又不得不做的功（主要指克服机械自重和摩擦所做的功）
2.计算方法
3.示例
从井中打水时提水桶和绳子所做的功
三、总功
1.概念
有用功与额外功之和。
2.计算方法
3.示例
从井中打水时手对绳的拉力所做的功
四、机械效率
1.概念
有用功与总功的比值叫机械效率。
2.公式
3.物理意义
机械效率的高低反映了使用机械时有用功在总功中所占的比例大小，机械效率越高可以反映出机械性能越优秀。
五、测量滑轮组的机械效率
1.实验目的
测量滑轮组的机械效率
2.实验原理
3.实验器材
滑轮组、相同的钩码若干、铁架台、细绳、弹簧测力计、刻度尺
4.实验步骤
①用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格。
②按照图安装滑轮组，分别记下钩码和弹簧测力计的位置。
③缓慢拉动弹簧测力计，使钩码在竖直方向匀速升高，当钩码匀速上升时读出拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s,将这三个量填入表格。
④算出有用功、总功和机械效率并填入表格。
⑤改变钩码的数量，重复上面的实验。
⑥换用不同的滑轮组，重做以上实验
5.实验数据
次数
钩码所受的重力/N
提升高度/m
有用功/J
拉力/N
绳端移动的距离/m
总功/J
机械效率
1
2
3
6.实验结论
影响滑轮组机械效率高低的因素：
（1)同一滑轮组提升不同的重物，重物越重，机械效率越高；
（2)不同的滑轮组提升相同的重物，动滑轮越重，机械效率越小（不计绳重和摩擦）
方法技巧点拨
方法技巧点拨
一、有用功和额外功的判断
判断有用功和额外功，必须抓住做功的目的，为完成目的必须做的功就是有用功；而为达到目的在过程中不得不做但对我们没用的功就是额外功。在判断时，要注意如果目的改变了，有用功和额外功也要发生变化。
二、对机械效率的深度理解
机械效率是衡量机械做功性能好坏的物理量，但机械效率的高低与使用机械是省力还是费力无关。
三、测量滑轮组机械效率的注意事项
使用机械做功时总会不可避免地做一些额外功，如克服摩擦力和机械自身重力所做的功等，所以机械效率总小于1。
经典例题解读
经典例题解读
1.李玲玲同学用水桶从水井中提水做清洁，她在把水从井底提上来的过程中，下列关于做功的说法中正确的是( )
A.对桶所做的功是有用功
B.对水所做的功是额外功
C.对水所做的功是有用功
D.对水所做的功是总功
解析：目的是提水，所以对水做的功是有用功，故选C。
答案：C

2.生产生活中常常会用到各种机械设备，下列说法中不正确的是( )
A.任何机械设备的效率总小于1 B.减小机械内部摩擦可以提高其效率
C.提高机械设备的效率可以节能减排 D.用机械设备做功越快，其效率越高
解析：任何机械设备都会有摩擦产生的无用功，故其机械效率不会达到100%，故A不符合题意；减小机械内部摩擦可以减小无用功所占总功的比例，从而提高其效率，故B不符合题意；提高机械设备的效率可以提高有用功所占总功的比例，从而节能减排，故C不符合题意；用机械设备做功越快，其功率越高，与机械效率无关，故D符合题意。
答案：D
3.为了粉刷教室，需要将涂料运到五楼．工人师傅可以采用的方法有：①用人直接搬运上去；②用定滑轮提上去；③用动滑轮提上去．在这几种方法中（ ）
A．最省力的是②
B．最省力的是③
C．做有用功最多的是①
D．机械效率最高的是③
解析：用人直接搬运上去和用定滑轮提上去都不省力，用动滑轮提上去可以省力，故A错误，B正确；这几种方法都是把重物提升相同的高度，所以有用功相同，故C错误；所做额外功最少的是用定滑轮，所做额外功最多的是用人直接搬运上去，所做的有用功相同，所以机械效率最高的是②，故D错误．
答案：B

4.在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时，同学们提出了下列猜想：
（1）滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重力有关；
（2）滑轮组机械效率高低可能与被提升的物重有关；
（3）滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关；
（4）滑轮组机械效率高低可能与承重绳子股数有关。小明同学设计了如图所示的两个滑轮组，进行对比实验来验证提出的猜想，则该实验验证的猜想是( )

A.(1) B.(2) C.(3) D.(4)
解析：比较两图可知，承重绳子股数相同，动滑轮重相同，提升高度可以相同，而被提升物体的重力不同，所以该实验装置探究的是滑轮组的机械效率与被提升物体的重力的关系。
答案：B

5.某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表，实验装置如图：
实验序号
1
2
3
钩码重（N）
4
4
6
钩码上升高度（m）
0.1
0.1
0.1
绳端拉力（N）
1.8
1.4
2.4
绳端移动距离（m）
0.3
0.5
0.3
机械效率
74%
57%


（1）通过表中数据可分析出实验1是用____（甲/乙）图做的实验，表中空白处的数据是______．（百分号前保留整数）
（2）通过实验1和实验2的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率______．比较实验1和实验3可得正确结论：使用同一滑轮组，____________，可以提高滑轮组的机械效率．
答案：(1)甲;83%(2)越低;提升物体越重
解析：(1)根据可知，第一次实验中，
，
因此实验1时用甲图做的实验；
第3次实验机械效率为：
(2)由表中第1次实验和第2次实验的数据可知，使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率越低．
由表数据可知，第3次实验的机械效率高于第1次实验的机械效率，其中实验变量为物体重量，所以同一滑轮组提升物体越重，可提高滑轮组的机械效率．

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