資源簡介

(共30張PPT)
第3章 能量的轉化與守恒
第4節(jié) 簡單機械
第3課時 機械效率
思考與討論
機械的使用給人們的工作帶來許多方便， 為什么使用機械做功比不用機械做功多？
因為在使用機械時，我們做了一些并不希望做的功。所以使用機械做功比不用機械做功多。
即機械存在著效率問題，這節(jié)課，我們就來學習機械效率。
一、機械效率
1.有用功、額外功、總功
思考討論：如圖所示，利用動滑輪把重為G1 的物體提升h 高度的過程中所做的功是多少？
W有用＝ G1h，這是人們提升重物過程中必須要做的功，這部分功叫做有用功。
h
（1）有用功（ W有用）
使用機械時對人們有用的功。
克服動滑輪自身的重力和動滑輪上的摩擦力做一定量的功，這部分并非我們需要但又不得不額外做的功就是額外功。
（2）額外功（W額外）
利用機械時，人們不得不額外做的功叫額外功。
W總=W有用+W額外
人的拉力F（動力）對動滑輪（機械）所做的功，就是總功。
F
（3）總功（ W總）：有用功和額外功之和。
W總= F動力 s動力
作用在機械上的動力
動力作用點移動的距離
注意：由于存在額外功，因此，總功必定大于有用功。
練習：用水桶從井中提水時，所做的有用功是____________，額外功是______________ ，總功是____________。
克服水重做的功
克服水桶做的功
人拉力做的功
思考與討論
1．在用動滑輪提升重物的過程中，除了克服動滑輪自重和摩擦力所做的額外功外，還需要做哪些額外功？你希望額外功大一些還是小一些？
除了克服動滑輪自重和摩擦力所做的額外功，還有克服繩子自身重力做功。額外功小一些較好。
2．請從功是能量轉化的量度的角度，對有用功、額外功和總功進行分析。
總功= 人提供的能量
有用功= 重物增加的勢能
額外功= 動滑輪增加的勢能+摩擦產生的內能
3．怎樣描述機械工作時能量的利用率？
使用機械做功時，有用功在總功中所占的比例越大，說明利用機械工作的效率就越高，或者說機械工作時能量的利用率越高。為了描述機械工作時能量的利用率，科學上引入了機械效率。
2.機械效率
（1）定義：我們把有用功和總功的比值叫做機械效率（η）
η 為希臘字母，漢語拼音讀做yita，機械效率習慣上用百分比表示。
（2）表達式為：
η=
W有用
W總
×100%
①機械效率通常用百分率表示，沒有單位 。
②有用功總小于總功，所以機械效率總小于100% ，即η<1。
說明
（3）機械效率的意義
滑輪組的機械效率是78%，它表示什么意思？
機械效率是表示機械性能的一項重要指標。一般的滑輪組的機械效率為50%~70%，起重機的機械效率是40%~50%，抽水機的機械效率為60%~80%。
思考討論：如何提高在使用機械時的效率？
減小機械自重、機械間的摩擦等，減小額外功；也可以在額外功一定時，增大有用功。
機械功率與機械效率有什么區(qū)別？
思考與討論
機械效率：有用功與總功的比值，叫做機械效率。總功一定時，有用功越多機械效率越高。有用功越少，機械效率越低。
機械功率：表示做功的快慢，等于單位時間內所做的功。功率越大做功越快，單位時間內做的功越多；功率越小做功越慢，單位時間內做的功越少。
二、斜面
如圖，斜放的平板構成了一個斜面，為什么搬運貨物時要用斜面？
斜面也是一種簡單機械，利用它可以更省力地將貨物從低處搬運到高處。
測量斜面的機械效率
1、實驗器材：長木板、木塊、刻度尺、小車、彈簧測力計
2、實驗步驟
①如圖所示，將1塊長木板的一端墊高，構成一個斜面，用刻度尺測出斜面的長s和斜面的高度h。
s
h
注意事項：
①要勻速拉動物體；②拉力要與斜面平行；③及時記錄數(shù)據(jù)。
②用彈簧測力計測出小車的重力。
③用彈簧測力計沿著斜面把小車從斜面底端勻速拉到頂端，讀出彈簧測力計的讀數(shù)。
④改變斜面的傾斜程度，重復上述步驟2 次。
⑤將測量結果記錄在下面的表格中。
斜面傾斜程度 小車重力/N 斜面高度/m 有用功/J 拉力/N 斜面長/m 總功/J 機械效率
較緩 1 0.7 0.14
較陡 1 0.3 0.7 0.21
最陡 1 0.4 0.7 0.28
0.1
0.175
0.24
0.1
0.2
0.175
0.24
71.4%
83.3%
85.7%
結論
對光滑程度相同的斜面，斜面的傾斜程度越大，斜面的機械效率越高。
η=
W有
W總
=
Gh
Fs
牛刀小試
1．用鐵桶從井中打水，則此過程中(　　)
A．人對鐵桶做的功是額外功
B．人對水做的功是額外功
C．人對水和鐵桶做的功都是額外功
D．人對水和鐵桶做的功都是有用功
A
2．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。關于兩人克服茶杯重力做功，下列說法中正確的是(　　)
A．都是有用功
B．都是額外功
C．對喝茶水的人而言是有用功
D．對賣茶杯的人而言是有用功
D
3.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，有用功越大的機械，機械效率越高
D
4.測某機器的機械效率時，有如下4個記錄結果，其中肯定錯誤的是( )
A.99%
B.120%
C.50%
D.40%
B
5.關于簡單機械，下列說法正確的是( )
A. 使用定滑輪不僅可以改變用力的方向，而且能夠省力
B. 使用滑輪組不僅可以省力、省距離而且能省功
C. 功率大的機械其機械效率也一定高
D. 由于額外功不可避免，所以機械效率總小于1
D
6.一臺起重機在10 s內將重為3 600 N的貨物勻速提高了4 m，起重機做的有用功是___________J。若起重機做的額外功是9 600 J，則機械效率是_________，起重機的總功率是_____________W。
1.44×104
60%
2 400
解析：(1)起重機做的有用功：
W有＝Gh＝3 600 N×4 m＝1.44×104 J。
(2)起重機做的總功：
W總＝W有＋W額＝1.44×104 J＋9.6×103 J＝2.4×104 J；
則機械效率：η＝ ×100%＝60%。
(3)起重機的總功率：P ＝ ＝2 400W。
課堂小結
1.有用功：使用機械時對人們有用的功。
2.額外功：利用機械時，人們不得不額外做的功叫額外功。
3.總功：有用功與額外功的和叫總功。
4.機械效率：我們把有用功和總功的比值叫做機械效率（η）。
5.對光滑程度相同的斜面，斜面的傾斜程度越大，斜面的機械效率越高。

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