資源簡介

(共26張PPT)
滬粵版九年級上冊同步課件
第十一章 機械功與機械能
第3節 如何提高機械效率
1.了解有用功、額外功和總功；
2.了解機械效率并會進行簡單的計算；
3.探究滑輪組機械效率及其影響因素。
學習目標
思考：
不使用機械直接提升物體做的功，與使用機械提升物體時做的功相同嗎？
實驗探究：使用動滑輪是否省功
實驗步驟：
①如圖甲所示，用彈簧測力計將鉤碼緩慢地提升一定的高度，所做的功為：W1=G.h。將數據填入表格。
②如圖乙所示，用彈簧測力計和一個動滑輪將同樣的鉤碼緩慢地提升相同的高度，動力所做的功為：W2=F.S。并記錄實驗數據。
甲
乙
新知學習
知識點一：有用功與額外功
做功的方式 拉力 F/N 物體升高的 高度h/m 拉力移動的 距離S/m 拉力做的
功W/J
直接用彈簧測力計 提升2個鉤碼 2 0.1 0.1
用彈簧測力計和一個 動滑輪提升2個鉤碼 1.2 0.1 0.2
0.2
0.24
實驗數據
實驗結論：實驗結果表明，雖然在兩次實驗中鉤碼被提升了相同的高度，但使用動滑輪時拉力做的功要多一些。這說明，盡管使用動滑輪會省力，在使用動滑輪的時候，還得克服動滑輪的重力，以及繩子與滑輪之間的摩擦做功。所以，使用機械不能省功，還需要額外多做一部分功。
1.有用功（W有用）：我們需要的、有價值的功。
2.額外功（ W額外）：對人們既無利用價值又不得不做的功
3.總 功（ W總）：動力對機械做的功
即有用功與額外功的總和
W總 = W有用 + W額外
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。
【想一想 ，議一議】
無論采取那種方法都必須做的功。即：為達到目的所必須做的功。
W有用=G物·h
有用功
額外功
并非人們需要但又不得不做的功
（1）克服機械自重做功：
W額外=G動滑輪·h
使用動滑輪或滑輪組時：
（2）克服機械間的摩擦做功：
使用斜面時：
W額外=f摩擦·L
動力對機械所做的功。有用功和額外功的和等于總功。
W總=W有用+ W額外
公式（1） ：
公式（2） ：
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
總功
（1）機械效率通常用百分數表示，沒有單位。
1. 定義：有用功跟總功的比值叫機械效率（η）
（2）機械效率總小于1 。
（因為有用功總小于總功）
2. 公式：
3. 特點：
知識點二：機械效率
使用起重機提升重物時所做的有用功跟總功的比值是50%，也可以說有用功在總功中占的比例是50%，另外的50％是額外功。
起重機的機械效率是50%，它表示什么意義？
物理意義：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。
一些機械的機械效率
抽水機 60%～80%
起重機
40%～50%
噴氣發動機
50～60%
柴油機
28%～40%
滑輪或滑輪組豎直提升重物的機械效率
機械效率=
不計繩重、摩擦力
機械效率= =
例題：一臺起重機將重3600 N的貨物提高5 m。求：
(1) 起重機做的有用功是多少？
(2) 如果額外功是12000 J，起重機的機械效率是多少？
解：(1) W有＝Gh＝3600 N×5 m＝18000 J；
(2) 如果額外功是12000 J，則總功為：
W總＝W有+W額＝18000 J+12000 J＝30000 J；
起重機的機械效率：
W有用
W總
×100%＝
η＝
1.8×104 J
3×104 J
×100%＝60%。
實驗步驟：
1.如圖組裝滑輪組，測出鉤碼的重力G，并記下鉤碼和繩端的位置。
2.勻速豎直緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼緩慢上升，測出拉力F，并用刻度尺測出鉤碼上升的高度h和繩端移動的距離s。
3.算出有用功W有、總功W總、機械效率 并填入表格。
4.改變鉤碼數量，再做兩次上面的實驗。
知識點三：測算滑輪組的機械效率
演示：測量滑輪組機械效率
鉤碼重G/N 鉤碼升高h/m 拉力F/N 拉力移動s/m 有用功 W有/J 總功W總/J 機械效率η
1
2
3
實驗1：保持動滑輪重一定，改變鉤碼重。
結論：動滑輪重一定，物重越大，機械效率越高。
F
1 0.1 0.5 0.3 0.1 0.15 66.7%
1.5 0.1 0.7 0.3 0.15 0.21 71.4%
2 0.1 0.8 0.3 0.2 0.24 83.3%
結論：物重一定，動滑輪越重，機械效率越低。
實驗2:保持鉤碼重一定，改變動滑輪重。
鉤碼重G/N 鉤碼升高h/m 拉力F/N 拉力移動s/m 有用功 W有/J 總功W總/J 機械效率η
1
2
2 0.1 0.8 0.3 0.2 0.24 83.3%
2 0.1 0.7 0.4 0.2 0.28 71.4%
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
Fn
即：
η＝　　　　　　　　　　
G
Fn
η＝　　　　　　　　　　
G
Fn
＝
G＋G動
G
F=
G+G動
n
與滑輪組繞線方式無關
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）
η= =
G+G動
G
拓展
如何提高機械效率？
1. 改進機械的結構，使它更合理，更輕巧。
例如：動滑輪太重，使得滑輪組機械效率很低，換用較輕滑輪就可提高其機械效率。
2. 減小機械間的摩擦力。
例如：加強機械運動部位的潤滑。
3. 增大物體的重量。
在額外功不變的情況下增大有用功。
有用功跟總功的比值叫做機械效率
如何提高機械效率
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
機械效率總小于1
機械效率
額外功
總功
如何提高機械效率
課堂總結
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。
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課堂練習
2.關于機械效率的說法中正確的是（ ）
A．越省力的機械，效率越高
B．做有用功越多的機械，效率越高
C．做相同的功，額外功的值越小，效率越高
D．做功越快的機械，效率越高
C
3.某實驗小組分別用如圖所示的甲、乙兩個滑輪組（每個滑輪重相同）勻速提起相同的重物，不計繩重及摩擦，下列說法正確的是（ ）
A.甲圖省力 機械效率甲圖大
B.甲圖省力 機械效率一樣大
C.乙圖省力 機械效率一樣大
D.乙圖省力 機械效率乙圖大
C
4.用一個動滑輪，將200N的物體勻速提升2m，所用的拉力F為120N，此動滑輪的機械效率是多少？
已知：G =200N，h =2m，F =120N，s =2h=4m。
求：η。
解：W有 =Gh = 200N×2m = 400J；
W總 =Fs = 120N×4m = 480J。

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