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第十一章：機械功和機械能
11.3如何提高機械效率
滬粵版 新課
舊知復習：
1.定義：物理學中，把做功的多少與所用時間的比叫做功率。
2.物理意義： 表示物體做功的快慢
3.計算公式：
變形式：t= —— ，
W
P
=
W
Pt
P:功率 W:功 t：時間
t
W
P
=
新課導入
新課導入
有工程機械的加持，人們的工作效率提高，我們又將如何
提高機械的效率？
新課導入
如圖所示的兩種機械做功的情況中，哪些功是我們需要的有用功？哪些功是不得不做的功？
一、什么是有用功與額外功
（1）有用功（W有） ：為達到工作目的，必須要做的，有價值的功。
通常情況下，克服物體重力所做的功就是有用功。
W有=Gh
G：物體的重力
h：物體提升的高度
一、什么是有用功與額外功
（2）額外功（W額） ：對人們既無價值又不得不做的功。
通常情況下，克服機械自重及摩擦力等做的功。
W額=G’h
G’：機械的自重（動滑輪和繩的重力）
h：提升的高度
一、什么是有用功與額外功
（3）總功（W總） ：整個過程中，動力對機械做的功。
W總
=
FS
F：人施加在機械上力
S：繩子自由端移動的距離
一、什么是有用功與額外功
W額
W總
W有
=
+
總功、有用功、額外功的單位都是焦（J）
W總＞W有用
一、什么是有用功與額外功
1．分別用杠桿、動滑輪和滑輪組將同一物體提升到相同的高度，做的有用功( )
A．杠桿最多 B．動滑輪最多
C．滑輪組最多 D．一樣多
D
課堂練習：
二、什么是機械效率
1、在保證所做有用功一定的情況下，人們總是希望額外功在總功中所占的比例越少越好。在物理學中，把有用功W有用與總功W總的比值叫做機械效率。
用η表示機械效率
機械效率是表征機械性能的重要指標。
2、
二、什么是機械效率
W有
h
=
W總
W有
h
=
W有+W額
W總
=
W額
1－
3、機械效率只有大小，沒有單位。由于有用功總小于總功，所以機械效率總小于1 。機械效率通常用百分數表示。
4、機械效率是標志機械做功性能好壞的重要指標，機械效率越高，機械的性能越好。
2.（2023年江蘇連云港）下列關于機械效率的說法正確的是（ ）
A. 越省力的機械，機械效率越高
B. 做功越快的機械，機械效率越高
C. 所做有用功越多的機械，機械效率越高
D. 有用功與總功的比值越大的機械，機械效率越高
D
課堂練習：
課堂練習
3．（2023年湖南岳陽）小明學習了滑輪知識后，利用滑輪設計了一個升降裝置，如圖所示。在爸爸的幫助下，通過它把一個重為100N的物體從地面提升到9m高的陽臺上，所用拉力F為60N，用時10s，關于提升過程描述正確的是（　　）
做的有用功為900J
B. 拉力F做功的功率為54W
C. 機械效率為60%
D. 用升降裝置可以省功
A
1.功率是指物體在單位時間內所做的功，即功率是表示做功快慢的物理量。
2.有用功在總功中所占的比例叫機械效率。
3.功率和機械效率是描述機械的兩種不同性能，兩者間沒有必然聯系。
功率和機械效率的區別：
知識拓展：
二、什么是機械效率
4. （2023年湖南永州）如圖所示，將一個重9.0N的物體從斜面底端勻速直線拉到斜面頂端，沿斜面向上的拉力為3.6N，在斜面上移動的距離s=1.2m，物體升高的高度h=0.3m，則( )
物體所受的摩擦力3.6N
B. 物體克服重力做功4.32J
C. 拉力做功2.7J
D. 斜面的機械效率62.5%
D
課堂練習：
5（2023四川瀘州）小聰探究斜面的機械效率時，將粗糙程度均勻的長木板用支架支撐構成斜面，如圖所示。用刻度尺量出斜面底端A點到斜面上B點的距離L為80cm，B點距水平地面高度h為20cm。沿斜面向上用0.8N的拉力F將重為2N的木塊勻速拉到B點，用時2s，則這段過程中拉力F做功的功率P= ______ W，斜面的機械效率η= ______ %，木塊在該斜面上受到的滑動摩擦力f= ______ N。
0.32
課堂練習：
62.5
0.3
三、測算滑輪組的機械效率
彈簧測力計、鐵架臺、滑輪、細線、鉤碼、刻度尺
實驗目的：
測量滑輪組的機械效率
實驗原理：
實驗內容：
三、測算滑輪組的機械效率
實驗步驟：
1、用彈簧測力計測量鉤碼所受的重力G并填入表格。
2、如圖所示，勻速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，將這三個量填入表格。
3、算出有用功W有、總功W總、機械效率η并填入表格。改變鉤碼的數量，重復上面的實驗。
三、測算滑輪組的機械效率
① 提升物體的重力；
② 動滑輪的重力；
③ 繩重、摩擦力
影響機械效率的因素：
記錄數據
實驗結論：用同一滑輪組提升重力不同的物體時，機械效率不同，被提升的物體越重，機械效率越高。
實驗結論：
三、測算滑輪組的機械效率
思考討論：如果保持鉤碼重力一定，且鉤碼升高相同高度，改變動滑輪重量，動滑輪越重，機械效率怎樣變化？
F
F
物重一定，升高相同高度，則有用功不變，動滑輪越重時，額外功越多，根據
W有
h
=
W有+W額
可知，機械效率越小。
四、如何提高機械效率
四、如何提高機械效率
四、如何提高機械效率
四、如何提高機械效率
如何提高機械效率？
（1）減少機械自重。
（2）減少機械的摩擦等來減小額外功。
（3）在額外功一定時，增大有用功。
（4）改進結構，使它更合理、更輕巧。
（5）在使用中按照技術規程經常保養，定時潤滑，使機械處于良好的運轉態。
課堂訓練
下列關于機械效率的說法正確的是( )
A．越省力的機械，機械效率越高
B．做功越少的機械，機械效率越低
C．做功越慢的機械，機械效率越低
D．總功相同，做有用功越多的機械，機械效率越高
D
1
2（2023年湖南郴州）如圖所示，物體重10N，每個滑輪重1N，在F=2.5N 拉力作用下，物體上升了1m，則拉力做的有用功是__________J，克服繩重及滑輪與繩子之間的摩擦所做的額外功為__________J。
10
3
2（2023年湖南郴州）如圖所示，物體重10N，每個滑輪重1N，在F=2.5N 拉力作用下，物體上升了1m，則拉力做的有用功是__________J，克服繩重及滑輪與繩子之間的摩擦所做的額外功為__________J。
10
3
課堂訓練
（2023年四川內江） 如圖所示，將重力為10N的物體沿斜面向上從底端勻速拉到頂端。若斜面長L為1m，斜面高h為0.3m，拉力F為4N，拉力的功率為2W，則此過程中，斜面的機械效率是________%，物體從斜面底端運動到斜面頂端所用的時間是_______s。
75
3
2
4. （2023年黑龍江齊齊哈爾）用如圖所示的滑輪組提升重物，將質量為36kg的重物5s 內勻速提升 ，作用在繩端上的拉力為200N 。不計繩重和摩擦，則動滑輪受到的重力為___________N，該滑輪組的機械效率為___________。
40
90%
5. （2023年山東濟寧）兩個滑輪按如圖所示的方式組合，用5N的拉力F拉動繩端，使物體在5s內水平向左勻速滑動1m，物體與地面間的摩擦力為9N，則拉力F的功率為_______W，滑輪組的機械效率為_______。
2
90%
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