資源簡介

(共40張PPT)
第十二章 簡單機械
第3節
機械效率
×年×月×日
1
有用功
2
額外功
3
總功
4
機械效率
本節內容
在生活中我們會利用機械完成很多“作業”
機械工作時也有機械效率
F
s
W = Fs
F1
F2
W = F1s
W = F2s
有
額
總
有用功：為達到目的必須做的對人們有用的功。
額外功：人們不需要但又不得不做的功。
總功：有用功與額外功的總和。
公式：
W有
W額
W總
+
=
用水桶提水，有用功（看目的）？額外功？
有用功：水 額外功：桶
從井里撈桶的時候，撈上的桶里帶了一些水，哪部分是有用功，哪部分是額外功？
井 中 提 水
井 中 撈 桶
有用功：桶 額外功：水
使用動滑輪是否省功
G物/N h/m W甲 G動/N F/N s/m W乙
2 1 1
推廣：使用任何機械都不省功。
使用動滑輪不省功，而且要多做功。
2J
1.5
2
3J
機械效率
機械效率：有用功跟總功的比值。
在總功一定的情況下，人們希望有用功越_____越好，額外功越_____越好。
公式：
η＝　　　　　　　　　　
W有
W總
注：機械效率用百分數表示，沒有單位。
思考：機械效率可能大于1或者等于1嗎？
多
少
起重機40%~50%
汽油發動機：22%~27%
柴油發動機：28%~30%
抽水機60%~80%
例題
A
三種機械效率的計算
豎直滑輪組的三種功
有用功
額外功
總功
克服物重做的功
克服滑輪重與繩重、
繩與輪之間的摩擦做功
人的拉力做的功
F、s
G、h
豎直滑輪組的機械效率
有用功
額外功
總功
（不計繩重及摩擦）
F、s
G、h
豎直滑輪組的機械效率
機械效率
（通用）
（不計繩重及摩擦）
水平滑輪組的三種功
有用功
額外功
總功
克服摩擦力做的功
來自繩與輪之間的摩擦
人的拉力做的功
水平滑輪組的機械效率
有用功
額外功
總功
機械 效率
斜面的三種功
有用功
額外功
總功
克服重力做的功
克服摩擦力做的功
人的拉力/推力做的功
斜面的機械效率
有用功
額外功
總功
機械 效率
1．如圖，用滑輪組將一重物豎直向上勻速提升2m，所用拉力F=100N，若該過程中滑輪組的機械效率為80%，則滑輪組對重物做的有用功為_________J。
320
2．如圖所示，利用輕質滑輪組勻速拉動水平地面上重為300N的物體，拉力F的大小30N。若物體和地面之間的摩擦力大小為45N，則A處的拉力大小和滑輪組的機械效率分別為 (　　)
A. 45 N、50%　
B. 45 N、75%
C. 60 N、50%　
D. 60 N、75%
B
3.如圖所示，斜面長5m，高1m，木塊重100N，小明用F＝32N的力將物體從底端沿斜面勻速拉到頂端，則下列說法正確的是（　　）
A．小明做的有用功為32J
B．木塊受到的摩擦力為32N
C．斜面的機械效率為20%
D．小明做的總功為160J
D
F
4.如圖所示，將重為100N的物體勻速從斜面的底端拉到頂端。已知斜面的長是5m，高是2m，拉力F＝50N，則該裝置的機械效率為（　　）
A．40%
B．50%
C．80%
D．100%
A
F＝50N
本節內容
掌握兩個實驗：
1. 測量豎直滑輪組的機械效率
2. 測量斜面的機械效率
實驗原理
實驗器材
滑輪、細線、鉤碼、
彈簧測力計、刻度尺
測量豎直滑輪組的機械效率
W有
W總
Gh
Fs
＝
η＝　　　　　　　　　　
F、s
G、h
F、s
G、h
實驗步驟
測量滑輪組的機械效率
F、s
G、h
1. 用彈簧測力計測鉤碼的重 G
2. 組裝滑輪組，記錄鉤碼和繩端的位置
3. 緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼升高，讀出拉力 F 的值，用刻度尺測出鉤碼上升的高度 h 和繩端移動的距離 s
考點：
① 沿 方向 拉動彈簧測力計，讀出F。
目的：
② 必須邊拉動邊讀數，
因為 。
（靜止時無摩擦）
豎直
緩慢勻速
使彈簧測力計示數穩定。
繩與滑輪間存在摩擦，不可忽略
視頻
1
1.5
2
0.044
0.055
0.035
0.044
0.45
0.131
0.164
74.6﹪
77.4﹪
79.5﹪
0.107
0.088
0.059
0.11
0.65
0.8
0.083
0.07
實驗結論：對于同一滑輪組，增大物重，可提高機械效率。
測量豎直滑輪組的機械效率
1
1.5
2
0.45
74.6﹪
77.4﹪
79.5﹪
0.65
0.8
測量滑輪組的機械效率時，也可以不測量距離嗎？
你能否憑表中的實驗數據求出機械效率？
1.摩擦、繩重（輪與軸及輪與繩之間）
（減小摩擦可以減少額外功，提高機械效率）
2.物重
（物重增加，機械效率提高）
3.動滑輪重
（動滑輪重減小，機械效率提高）
實驗結論：
影響因素
討論：如何提高機械設備的機械效率？
1.改進機械結構、使其更合理、更輕巧。
2.定時保養、加潤滑油減小機械間的摩擦。
3.在機械能承受的范圍內，盡可能增加每次提升重物的重量，充分發揮機械的作用。
降低額外功
提高有用功
測量斜面的機械效率
實驗猜想
實驗器材
注意事項
斜面的機械效率可能與斜面的傾斜程度有關
要勻速拉動物體，拉力要與斜面平行。
彈簧測力計、刻度尺、長木板、木塊
實驗原理
W有
W總
Gh
Fs
＝
η＝　　　　　　　　　　
記錄數據：
斜面的 傾斜程度 木塊重 G/N 斜面高h/m 沿斜面拉力F/N 斜面長 s/m 有用功 W有/J (Gh) 總功 W總/J (Fs) 機械
效率η
較緩
較陡
最陡
0.06
1.7
1.7
1.7
0.1
0.14
0.4
0.5
0.6
0.82
0.82
0.82
0.1
0.17
0.24
0.33
0.41
0.49
30 ％
41％
49 ％
結論：
斜面的機械效率與斜面的傾斜程度、粗糙程度有關，斜面越陡、越光滑，機械效率越高。
利用杠桿做功
拓展訓練
如圖所示，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使掛在杠桿OB下面的物塊緩慢上升至虛線位置，測力計的示數F為____N，測力計上升的高度s為0.2 m．物塊重G為1.5 N，物塊上升的高度h為0.3 m，則杠桿的機械效率為____%.
2.5
90
計算題
如圖所示，利用滑輪把重為300 N的物體從斜面底端沿斜面往上勻速拉動10 m，物體升高了6 m，所用時間為10 s，該裝置的機械效率為75%，繩子自由端拉力為F，其方向始終與斜面平行，求在此過程中：
(1)拉力做的有用功；
(2)拉力的大小；
(3)拉力的功率．
解：(1)拉力做的有用功W有用＝Gh＝300 N×6 m＝1800 J
拉力做的總功
拉力的大小
(3)拉力的功率
(2)繩端移動的距離 s繩＝2s物＝2×10 m＝20 m
機械效率
有用功
對人們有用的必須要做的功
并非我們需要但又不得不做的功
有用功與額外功的總和
有用功跟總功的比值叫做機械效率
機械效率
額外功
總功
W有
W總
η＝
測量滑輪組的機械效率
影響因素：G物、G輪、G繩、f
中考鏈接
（中考·荊門）如圖所示，用甲、乙兩個滑輪組分別將不同的物體A和B勻速提升相同的高度，滑輪完全相同且不計繩重和摩擦，若滑輪組甲的機械效率較大，則下列判斷正確的是（　　）
①A物體比B物體輕
②提升A的拉力較大
③提升A所做的額外功較少
④提升B做的總功較少
A．只有①③ B．只有②④
C．只有②③ D．只有①④
B

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