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第4節(jié) 機械效率
第十二章 簡單機械
R·八年級物理下冊
第1課時 認(rèn)識機械效率
預(yù)習(xí)檢測
1. 為了達到某一目的而必須做的功是________，并非需要但又不得不做的功是________，實際做的所有功是________。
2. _______和______的比值叫作機械效率，用字母_____表示。機械效率一般用________表示。
3. 有用功總是______總功，所以任何機械的機械效率總是______1。
有用功
額外功
總功
有用功
總功
η
百分?jǐn)?shù)
小于
小于
情境導(dǎo)入
工人通過滑輪組、定滑輪和輪軸提升豎井中的重物。工人為什么不直接提起重物，而是將這么多的簡單機械進行組合呢？
使用這些簡單機械的優(yōu)勢是什么？
探究新知
　 利用滑輪組提升重物，繩端拉力所做的功與滑輪組對重物所做的功相同嗎？
知識點1 有用功和額外功
1. 研究使用動滑輪是否省功
【提出問題】
利用動滑輪提升重物，繩端拉力所做的功與動滑輪對重物所做的功相同嗎？
【猜想假設(shè)】
猜想一：拉力做得功多；
猜想二：動滑輪對重物做的功多；
猜想三：一樣多。
【進行實驗】
a. 如圖甲所示，用彈簧測力計將鉤碼緩慢地提升一定的高度，計算拉力所做的功。
b. 如圖乙所示，用彈簧測力計并借助一個動滑輪將同樣的鉤碼緩慢地提升相同的高度，計算彈簧測力計的拉力所做的功。
拉力F/N 重物移動的距離h/m 拉力F做的功W1/J
拉力F'/N 繩子自由端移動的距離h/m 拉力F'做的功W2/J
由表中記錄的實驗數(shù)據(jù)可知，W2___W1
2
【收集數(shù)據(jù)】
＞
0.1
0.2
1.2
0.2
0.24
實驗結(jié)果說明：_______________________________。
動滑輪可以省力，但不能省功
想一想，這是為什么？
為什么借助動滑輪提升重物做功，拉力做的功要更多一些
克服摩擦力所做的功
提升動滑輪所做的功
提升繩子所做的功
使用機械做功時，由于機械本身的自重以及摩擦等因素的影響，需要額外多做一些功。
【分析討論】
大量實驗表明：
使用任何機械都不能省功
練習(xí)
工人師傅把重 500 N 的貨物用繩子直接勻速提升到 2 m 高的工作臺上，拉力對貨物做的功為______J。若他用如圖所示的滑輪組提升此貨物到 2 m 高的工作臺上，所用拉力為 200 N，拉力做的功為______J。兩種情況對比，說明使用機械______（選填“能或“不能”）省功。
1 000
1 200
不能
用動滑輪提升鉤碼
目的：把鉤碼提升一定的高度
對鉤碼做功 Gh：
提升繩子所做的功
提升動滑輪所做的功
克服摩擦力所做的功
拉力所做的功
不可避免地多做的功
有用、必須做的功
有用功
額外功
總功
2. 有用功、額外功和總功
(1)有用功(W有)：為了達到目的，必須做的功。
(2)額外功(W額)：為了達到目的，并非我們所需
要但又不得不做的功。
(3)總功(W總) ：有用功與額外功之和。
W總= W有用+ W額外
產(chǎn)生原因：①克服機械自重、容器重等做的功；
②克服摩擦力做的功等
指出圖中杠桿的有用功、額外功和總功
有用功
總功
額外功：克服杠桿自重及摩擦所做的功
W額外 = G杠桿 h杠桿
指出圖中斜面的有用功、額外功和總功
有用功
總功
額外功：克服斜面與物體之間的摩擦所做的功
W額外 = fs
練習(xí)
甲用桶從井中提水，其中對______做的功是有用功，對______做的功是額外功。乙從井中撈水桶，桶中帶有部分水，則對______做的功是有用功，對______做的功是額外功。（均選填“水”或“桶” ）
水
桶
桶
水
知識點2 機械效率
在使用機械工作時，我們希望有用功在總功中所占的比例越大越好。它反映了機械的一種性能，物理學(xué)中表示為機械效率。
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定義：有用功跟總功的比值，通常用符號η表示。
機械效率
η ：機械效率
W有用：有用功
W總：總功
不會，因為有用功總是小于總功，所以機械效率總是小于1。機械效率通常用百分?jǐn)?shù)表示。
η會大于1嗎？
起重機把質(zhì)量為 0.5 t 的重物勻速提升了 3 m，而它的電動機所做的功是 3.4×104J，起重機的機械效率是多少？g 取 10 N/kg。
解：起重機勻速提升重物所用的力與物體所受的重力大小相等：
F = G = m g =0.5×103 kg×10 N/kg = 5×103 N
起重機提升重物所做的功是有用功：
W有用=Fh = 5×103 N×3 m = 1.5×104 J
起重機的電動機所做的功是總功：W總 = 3.4×104 J
因此，起重機的機械效率
這臺起重機的機械效率為44%。
練習(xí)
建筑工地上，起重機吊臂上的滑輪組如圖所示。在勻速吊起重為 4.8×103 N 的物體時，物體 4 s 內(nèi)上升了 6 m，在此過程中，拉力 F 為 2×103 N。則滑輪組的機械效率為______，拉力 F 的功率為________W。
80%
9×103
生活中的機械效率
生產(chǎn)生活中，人們利用多種方式提高機械效率，但都不能使其達到100%，如起重機
的機械效率一般為 40%~50%，皮帶
傳動的機械效率一般為 90%~98%。
指出圖中杠桿的機械效率
指出圖中斜面的機械效率
練習(xí)
如圖所示，在斜面上，用與斜面平行的拉力將質(zhì)量為 2 kg 的物塊由斜面底端勻速拉到頂端，拉力大小為 8 N，斜面長 1.2 m、高 0.3 m，斜面的機械效率為_______，斜面間的摩擦力為_____N。（g 取 10 N/kg）
62.5%
3
練習(xí)與應(yīng)用
1. 用滑輪組勻速提升重物的過程中，哪個是有用功？哪些是額外功？
動滑輪對重物的拉力做的功為有用功；克服動滑輪本身所受的重力、繩的重力以及摩擦力所做的功為額外功。
2. 一臺起重機將重 3600 N 的貨物勻速提高 4 m，起重機做的有用功是多少？如果額外功是 9600 J，總功是多少？機械效率是多少？起重機所做的額外功是由哪些因素引起的？
解：起重機做的有用功
W有用 = Gh = 3600 N×4 m = 14400 J
總功 W總=W有用+W額外=14400 J + 9600 J = 24000 J。
機械效率
起重機所做的額外功是由動滑輪、起重臂和鋼絲繩所受的重力以及摩擦力引起的。
3. 用一個動滑輪在 5 s 內(nèi)將一個重 200 N 的物體向上勻速提起 3 m，拉力為 150 N。這個動滑輪的機械效率是多少？拉力的功率是多少？
解：由題可知，n = 2，
則繩端移動的距離 s = nh = 2×3 m = 6 m，
動滑輪的機械效率
拉力的功率
課堂小結(jié)
1.有用功(W有用)：為了達到目的，必須做的功。
2.額外功(W額外)：并非我們所需要但又不得不做的功。
3.總功(W總) ：有用功和額外功之和。
W總= W有用+ W額外
4.機械效率
　 有用功跟總功的比值，通常用百分?jǐn)?shù)表示，且總小于1。

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