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機(jī)械效率
第4節(jié)
第十二章 簡單機(jī)械
做作業(yè)1h
玩游戲1h
思考：小明同學(xué)為什么學(xué)習(xí)效率如此低呢？
打瞌睡1h
觀察與思考
在生活中我們會利用機(jī)械完成很多“作業(yè)”。
機(jī)械工作時也有機(jī)械效率
F
s
W = Fs
F1
F2
W = F1s
W = F2s
有
額
總
一、有用功和額外功
公式：
有用功：為達(dá)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。
W有+W額= W總
用水桶從井中提水的時候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是額外功？
提水所做的功是有用功，提水桶所做的功是額外功。
如果桶掉到井里，從井里撈桶的時候，撈上的桶里帶了一些水，這種情況下哪部分是有用功，哪部分是額外功？
提水桶所做的功是有用功，提水所做的功是額外功。
使用動滑輪是否省功
1.用彈簧測力計(jì)將鉤碼緩慢地提升一定的高度，計(jì)算拉力所做的功。
2.用彈簧測力計(jì)并借助一個動滑輪將同樣的鉤碼緩慢地提升相同的高度，計(jì)算拉力所做的功。
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
物重G/N 物體移動 距離h/m 直接提起物體做功W直 拉力F/N 繩子移動距離s/m 用裝置拉起來做功W機(jī)
實(shí)驗(yàn)記錄：
使用動滑輪不省功，而且要多做功。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
使用任何機(jī)械都不省功，這叫做功的原理。
二、機(jī)械效率
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。
注：機(jī)械效率一般用百分?jǐn)?shù)表示，沒有單位。
思考：機(jī)械效率可能大于1或者等于1嗎？
多
少
機(jī)械效率：有用功跟總功的比值。
η =
W總
W有
公式：
起重機(jī)把質(zhì)量為0.5t的重物勻速提升了3m，而它的電動機(jī)所做的功是3.4×104J，起重機(jī)的效率是多少？g取10N/kg。
例題
解：起重機(jī)勻速提升重物則
F＝G＝mg＝0.5×103kg×10N/kg＝5×103N
起重機(jī)提升重物所做的功是有用功：
W有＝Fh＝5×103N×3m＝1.5×104J
起重機(jī)的電動機(jī)所做的功是總功：W總＝3.4×104J
則機(jī)械效率：η＝ ＝ ＝0.44＝44%　　　　　　　　　　
3.4×104J
1.5×104J
W總
W有
起重機(jī)40%~50%
汽油發(fā)動機(jī)：22%~27%
柴油發(fā)動機(jī)：28%~30%
抽水機(jī)60%~80%
現(xiàn)在各種機(jī)械的機(jī)械效率都還不夠高！
測量滑輪組的機(jī)械效率
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：
需要測量哪些物理量？用什么測量工具？怎樣計(jì)算有用功和總功？
需要那些實(shí)驗(yàn)器材？
實(shí)驗(yàn)原理：
Gh
Fs
η＝ ＝　　　　　　　　　　
W有用
W總
1.測出鉤碼所受重力，再按圖所示組裝滑輪組。記下鉤碼和繩端的位置。
2.勻速拉動彈簧測力計(jì)，讀出拉力F 的值，并用刻度尺測出鉤碼移動的距離與繩子移動的距離。
3.計(jì)算機(jī)械效率。
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
實(shí)驗(yàn)記錄：
物重G/N 物體移動 距離h/m 有用功W有 拉力F/N 繩子移動距離s/m 總功W總 效率η
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
增加物重，機(jī)械效率會提高。
1.動滑輪重
(動滑輪重減小，機(jī)械效率提高)
思考：你覺得除此之外還有什么其他的因素會影響機(jī)械效率呢？
2.摩擦(輪與軸及輪與繩之間)、繩重
(減小摩擦、繩重可以減少額外功，提高機(jī)械效率)
討論：如何提高機(jī)械設(shè)備的機(jī)械效率？
1.改進(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)、使其更合理、更輕巧。
2.定時保養(yǎng)、加潤滑油減小機(jī)械間的摩擦。
3.在機(jī)械能承受的范圍內(nèi)，盡可能增加每次提升重物的重量，充分發(fā)揮機(jī)械的作用。
降低額外功
提高有用功
如圖所示，用同一滑輪組分別將物體A 和物體B 勻速提升相同的高度，與提升B 相比，提升A 的過程滑輪組的機(jī)械效率較大，若不計(jì)繩重與摩擦的影響，則提升A 的過程（　?。〢. 額外功較小
B. 額外功較大
C. 總功較小
D. 總功較大
D
例題
機(jī)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(jī)械效率
機(jī)械效率
額外功
總功
W有
W總
η＝
測量滑輪組的機(jī)械效率
影響因素：G物、G輪、G繩、f
1.賣茶杯的人，從貨架上拿起茶杯；喝茶水的人，從桌面上端起盛茶水的茶杯，就兩人克服茶杯重力做功的下列說法中正確的是（　　）
A.都是有用功
B.都是額外功
C.對喝茶的人而言是有用功
D.對賣茶杯的人而言是有用功
D
2.關(guān)于機(jī)械效率的說法中正確的是（ ）
A.越省力的機(jī)械，效率越高
B.做有用功越多的機(jī)械，效率越高
C.做相同的功，額外功的值越小，效率越高
D.做功越快的機(jī)械，效率越高
C
3.一臺起重機(jī)將重3600N的貨物提高5m。求：
(1)起重機(jī)做的有用功是多少？
(2)如果額外功是12000J，起重機(jī)的機(jī)械效率是多少？
解：(1)W有＝Gh＝3600N×5m＝18000J；
(2)如果額外功是12000J，則總功為：
W總＝W有+W額＝18000J+12000J＝30000J；
起重機(jī)的機(jī)械效率：
η＝ ×100% ＝ ×100%＝60%
　　　
W有
W總
1.8×104J
3×104J
4.在“測滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，用同一滑輪組進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：
(1)此實(shí)驗(yàn)所用滑輪的個數(shù)至少是____個，其中動滑輪有____個。
(2)第一次實(shí)驗(yàn)測得滑輪組的機(jī)械效率為________，第二次實(shí)驗(yàn)時滑輪組的機(jī)械效率______（選填“大于”“小于”或“等于”）第一次的機(jī)械效率。
次數(shù) 鉤碼重/N 鉤碼上升高度/cm 彈簧測力計(jì)示數(shù)/N 彈簧測力計(jì)移動距離/cm
1 2 10 0.8 40
2 5 5 1.5 20
3
2
62.5%
大于

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