資源簡介

(共25張PPT)
第十二章 簡單機械
12.4 機械效率
1.了解有用功、額外功和總功；
2.了解機械效率并會利用機械效率的公式進行簡計算；
3.會測量滑輪組的機械效率，知道影響機械效率的因素。
效率
1.單位時間完成的工作量。
2.指最有效地使用社會資源以滿足人類的愿望和需要。
工作效率
學習效率
那機械做功有效率嗎？
利用機械幫助我們工作，會給我們帶來極大的方便。有的機械可以省力，有的機械可以省距離。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
問 題
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
01 有用功和額外功
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 ：我們必須要做的功，叫做有用功。是為了實現目的而做的功。用W有表示。
2.額外功：在做有用功的同時，人們不需要但又不得不做的功，叫做額外功。克服機械自身（如動滑輪、繩子）的重力和摩擦等而做的功。用W額外表示。
3.總功：有用功與額外功的總和。力對機械做的所有功。用W總表示。
W總= W有+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。
想想議議
02 機械效率
1.定義：有用功跟總功的比值叫做機械效率。
2.符號：η
3.公式：η =
機械效率是有用功在總功中所占的百分比，所以沒有單位。
有用功總是小于總功，所以機械效率總是小于1的；機械效率通常用百分數表示。
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= =
斜面的機械效率
機械效率=
其中G為物體的重力，h為斜面的高度，L為斜面的長度。f 為物體與斜面間的摩擦力。
例題 起重機把質量為0.5 t的重物勻速提升了3 m，而它的電動機所做的功是3.4×104 J，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 = mg = 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 = 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
η===0.44=44%
03 測量滑輪組的機械效率
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。
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%
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
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
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。
機械效率
機械效率
有用功和額外功
額外功：為了達到工作目的，不得不做的功
定義：有用功跟總功的比值
有用功：為了達到工作目的，必須做的功
總功：動力所做的所有功
W總 = W有 + W額
公式： 總小于 1
測量滑輪組的機械效率
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。
320
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
2. 如圖甲所示，用彈簧秤將重為3.9 N的物塊從斜面的底端勻速拉至頂端，則物塊所受拉力為_________N，已知斜面的高為2 m，長為4 m，則拉力做功為__________J，斜面的機械效率為_______。若用圖乙所示裝置勻速提升該重物上升0.5 m，當其機械效率與斜面相同時，豎直向上的拉力為_______N，該過程所做的額外功為_______J。
2.6
10.4
75%
1.73
0.65

展開更多......

收起↑