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第九章 機械和功
六、測滑輪組的機械效率
六、測滑輪組的機械效率
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作機械效率
什么是機械效率，表達式是什么？
額外功
總功
W有用
W總
η＝
有用功、額外功、總功的概念是什么？
如何測量機械效率？
溫故知新
知道需要測量的物理量和他們之間的關系。
02
知道測滑輪組機械效率的原理；
01
知道影響滑輪組機械效率的因素；（重點）
03
實驗原理
實驗器材
彈簧測力計、刻度尺、
鐵架臺、滑輪、細線、鉤碼。
測量滑輪組的機械效率
W有用
W總
Gh
Fs
＝
η＝　　　　　　　　　　
實驗方法
控制變量法。
思考
2. 怎樣提升滑輪組，彈簧測力計的讀數才準確？
彈簧測力計要豎直向上勻速拉動滑輪組
3. 用彈簧測力計測拉力讀數時，彈簧測力計應處于向上勻速運動中，還是靜止狀態？
向上勻速運動中（靜止狀態不做功）
1. 怎樣知道所提升鉤碼受到的重力？
用彈簧測力計測出，不能用G=mg計算。
先把鉤碼（的上沿或下沿）對準刻度尺某一整刻度處,讀出重物的初位置，同時用有色筆在細繩的適當位置做標記，讀出繩端的初位置，豎直向上勻速拉動彈簧測力計后，再讀出重物的末位置和繩端的末位置，重物兩次位置差為鉤碼上升的高度，細繩兩次位置差為繩端移動的距離。
4. 如何測量鉤碼上升的高度h？細繩自由端通過的距離s？
1.將彈簧測力計調零，用彈簧測力計測出鉤碼所受重力G并記錄在表格中 。
2.如圖所示組裝實驗器材，用彈簧測力計豎直向上勻速拉繩子自由端，繩子自由端所受拉力用F 表示，繩子自由端移動的距離用s表示，鉤碼上升的高度用h表示。用彈簧測力計測出F，用刻度尺分別測出s、h，并把測量數據記錄在表格中。
實驗步驟
，
3.更換不同的鉤碼，用同一滑輪組提升，將測量數據G、F、s、h記錄到數據表格。
5.利用公式
計算滑輪組的機械效率η，并將η值記錄在表格中。
4.更換不同的滑輪組，提升同一鉤碼，將測量數據G、F、s、h記錄到數據表格。
G/N h/m F/N s/m W有/J W總/J
1
2
3
使用同一滑輪組，改變提升鉤碼重力：
實驗數據記錄表
G/N h/m F/N s/m W有/J W總/J
1
2
保持鉤碼重力一定，改變動滑輪重：。
演示：測量滑輪組機械效率
實驗結論
1.用同一滑輪組提升不同的重物，重物越重，機械效率越高。
2.物重一定，動滑輪越重，機械效率越低。
關于測量滑輪組機械效率的幾點說明：
1.在測滑輪組的機械效率時，可以不測量 s 和 h；
2.若不考慮繩重和摩擦，只計動滑輪重力時：
即：
η=
G+G動
G
Gh
Fs
＝
η＝　　　　　　　　　　
Gh
Fnh
＝
G
nF
即：
η＝　　　　　　　　　　
G
nF
η＝　　　　　　　　　　
G
nF
＝
G＋G動
G
F=
G+G動
n
影響滑輪組機械效率的因素
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）
如：加強機械運動部位的潤滑、采用輕質細繩
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）
在探究“影響滑輪組機械效率的因素”時，小明同學用圖所示甲、乙兩個相同的滑輪組來驗證的猜想是：滑輪組的機械效率可能與（　　）
A．被提升物體重力有關
B．動滑輪重力有關
C．物體被提升的高度有關
D．承重繩子的段數有關
例
A
甲
乙
練一練
在如圖所示的滑輪組裝置中，所掛重物的重力G＝50 N，當施加在繩子自由端的拉力為F＝30 N時，重物恰好勻速上升，繩重及一切摩擦均可忽略不計。由此可知（　　）
A．該裝置的機械效率為60%
B．該裝置的機械效率為55.6%
C．該裝置中動滑輪重為5N
D．該裝置中動滑輪重為10N
D
G
F
在“測滑輪組機械效率”的實驗中，用同一滑輪組進行兩次實驗，實驗數據如下表：
（1）此實驗所用滑輪的個數至少是____個，其中動滑輪有_____個。
（2）第一次實驗測得滑輪組的機械效率為________，第二次實驗時滑輪組的機械效率______（選填“大于”“小于”或“等于”）第一次的機械效率。
次數 鉤碼重/N 鉤碼上升高度/cm 彈簧測力計示數/N 彈簧測力計移動距離/cm
1 2 10 0.8 40
2 5 5 1.5 20
3
2
62.5%
大于
例
拓展：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有用
W總
Gh
Fs
＝
η＝　　　　　　　　　　
1.測量木塊的重力，記錄數據；
2.把木塊用彈簧測力計沿斜面勻速向上拉；分別記錄拉力F、木塊沿斜面移動的距離s、小車上升的高度h；
3.改變斜面的傾斜程度，重復步驟2。
實驗過程
記錄數據：
斜面的傾斜程度 木塊重 G/N 斜面高度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 ％
演示：測量斜面機械效率
結論：
光滑程度相同的斜面，斜面越傾斜，越費力，機械效率越高。
1.斜面的傾斜程度
（光滑程度一樣的斜面，傾斜程度越大，機械效率越高）
2.斜面的粗糙程度
（傾斜程度一樣的斜面，斜面越光滑，機械效率越高）
影響斜面機械效率的因素
例
如圖，在斜面上將一個重為25N的物體勻速從斜面底端拉到頂端，沿斜面向上的拉力F＝9N，斜面長s＝2m、斜面高h＝0.5m。下列說法正確的是（　　）
A．克服物體重力做功50J
B．額外功為18J
C．物體受到的摩擦力為2.75N
D．斜面的機械效率為67.5%
C
練一練
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
測滑輪組的機械效率
測量滑輪組的機械效率
測量斜面的機械效率
動滑輪重
摩擦、繩重等
斜面的傾斜程度
斜面的粗糙程度
物重
1．某同學想通過實驗來探究“影響滑輪組的機械效率的因素”，如圖所示，并測算了各次實驗裝置的機械效率。關于他的實驗過程，下列說法中不正確的是（　　）
A．在①實驗中，應勻速豎直向上拉動繩子
B．由①②可知：滑輪組的機械效率與繩子
的繞法無關
C．由②③可知：同一滑輪組提起物重越大，
機械效率越低
D．為使實驗的結論更具可靠性，應換用不同的裝置進行多次實驗歸納得出普遍規律
C
2．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
3．有一個螺旋形滑梯高為3m，螺旋軌道滑行的距離為5m（如圖）。把質量為30kg的小孩從滑梯的底部沿著螺旋軌道勻速推上滑梯的頂端。如果小孩受到的摩擦力為30N，則小孩受到沿滑梯向上的推力為　 　N，滑梯的機械效率為　 　。（g取10N/kg）
210
85.7%

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