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(共30張PPT)
第十章 功與能
第三節 機械效率
情 境 導 入
第三節
機械效率
想一想
在生活中，我們經常聽到與“效率”有關的詞：學習效率、工作效率等，你知道它們的含義嗎？
“效率”有多種含義，通常理解為單位時間完成的工作量。
在物理學中，有一個概念叫作“機械效率”，你知道它的含義嗎？
新 課 探 究
第三節
機械效率
一、功的原理
探究使用機械是否省功
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，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，并記錄實驗數據。
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實驗數據
做功方式 拉力
F/N 物體升高的高度h/m 拉力移動的距離s/m
用彈簧測力計直接提升2個鉤碼
用彈簧測力計和一個動滑輪提升2個鉤碼
2
0.1
0.1
1.2
0.1
0.2
拉力做的
功W/J
0.2
0.24
使用任何機械都不省功
實驗結論
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總功：有用功與額外功之和。 W總= W有用+ W額外
以使用動滑輪提升鉤碼進行分析
②額外功
要提升鉤碼，必須將動滑輪和繩子也提升，同時還要克服摩擦做功。這些功是對人們無用但又不得不做的功叫作額外功。
①有用功
提升鉤碼是目的，有利用價值，對鉤碼做的功是對人們有用的功叫作有用功。
③總功
人做的功為總功 W總=Fs
機械的三種功：有用功、額外功和總功
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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。
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二、機械效率
情景分析
要把重100N的大米運上三樓。圖中用了三種方法，怎樣比較哪種方法好？
大米重100 N
人體重400 N
動滑輪重10 N
桶重 20 N
口袋重 5 N
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①人走樓梯提大米做功情況
大米重100 N 人體重400 N 動滑輪重10 N
桶重 20 N 口袋重 5 N 地面到三樓高 6 m
總功 W = W米 + W桶 + W人
= 600J+120J +2400J =3120J
對桶做功
克服自重做功
W桶 = Gh=20N×6m= 120J
W人 = Gh=400N×6m= 2400J
W米 = Gh=100N×6m=600J
對大米做功
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②人用動滑輪和桶提大米做功情況
對大米做功
對桶做功
W米 = Gh=100N×6m=600 J
總功 W = W米 + W桶 + W動
= 600J+120J +60J =780J
W桶 = Gh=20N×6m= 120 J
對動滑輪做功
W動 = Gh=10N×6m= 60 J
大米重100 N 人體重400 N 動滑輪重10 N
桶重 20 N 口袋重 5 N 地面到三樓高 6 m
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③人用動滑輪與口袋提大米做功情況
對大米做功
對口袋做功
W米 = Gh=100N×6m=600J
總功 W = W米 + W口袋 + W動
= 600J+30J +60J =690J
W口袋 = Gh=5N×6m= 30 J
對動滑輪做功
W動 = Gh=10N×6m= 60J
大米重100 N 人體重400 N 動滑輪重10 N
桶重 20 N 口袋重 5 N 地面到三樓高 6 m
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做功形式
600J
600J
600J
2520J
180J
90J
總功W總
3120J
780J
690J
有用功W有
額外功W額
這三種情況下，哪些是有用功？哪些是額外功？
請分別計算出三種情況下有用功、額外功和總功分別是多少？
對大米做的功
做的其他功
W人與桶=G總h
=420N×6m
=2520J
W滑輪與桶=G總h
=30N×6m
=180J
W滑輪與口袋=G總h
=15N×6m
=90J
W大米=Gh
=100N×6m
=600J
W大米=Gh
=100N×6m
=600J
W大米=Gh
=100N×6m
=600J
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做功形式
600J
600J
600J
2520J
180J
90J
總功W總
3120J
780J
690J
有用功W有用
額外功W額外
請算出三種情況下有用功在總功中占的百分比。
19%
77%
87%
現在你會判斷哪種方法比較好嗎？為什么？

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①物理學中，將有用功跟總功的比值叫作機械效率。
機械效率 η
=
W有用
W總
注：機械效率只有大小，沒有單位。由于有用功總小于總功，所以機械效率總小于1 。機械效率通常用百分數表示。
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。
③變形公式：
W有用= W總η
W總
=
W有用
η
②計算公式：
機械效率
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一臺起重機的機械效率是60% ，它表示什么意義？
使用起重機提升重物時所做的有用功跟總功的比值是60% ，也可以說有用功在總功中占的比例是60%，另外的40% 是額外功。
機械效率的物理意義
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一些機械的機械效率
紐科門蒸汽機最初的機械效率約1%
瓦特蒸汽機的機械效率提高至6% ~ 15%
起重機的機械
效率40%~50%
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汽油機
22%～27%
離心式水泵
60%～80%
噴氣發動機
50%～60%
一些機械的機械效率
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滑輪組豎直提升重物
由公式可知：
當動滑輪的重力一定時，物重越大，機械效率越高。
如圖所示，利用滑輪組把重力為G的物體提高h。F 為動力，s為繩子自由端移動的距離，n為承擔重物的繩子股數。
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滑輪或滑輪組水平拉動物體（不計滑輪及繩重）
f摩擦力

f摩擦力
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測量滑輪組的機械效率
實驗原理
實驗器材
定滑輪、動滑輪組成的滑輪組， 彈簧測力計，鉤碼和刻度尺。
影響滑輪組機械效率的因素可能有哪些？
①提升物體的重力；
②動滑輪的重力；
③繩重、摩擦力……
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甲 乙
①按照圖甲那樣安裝滑輪組，算出鉤碼的重力G，并記下鉤碼和繩端的位置。
②如圖乙，勻速豎直緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼緩慢上升，讀出拉力F的值，并用刻度尺測出鉤碼上升的高度h和繩端移動的距離s。
設計并進行實驗
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實驗
次數 鉤碼的
重力G物/ N 提升
高度h/m 有用功
W有/ J 拉力
F/ N 繩端移動的距離s/m 總功
W總/ J 機械
效率η
1 1.0 0.1 0.10 0.55 0.3 0.165
2 1.5 0.1 0.15 0.70 0.3 0.210
3 2.0 0.1 0.2 0.85 0.3 0.255
60.6%
71.4%
78.4%
分析和論證
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①實驗時拉力的方向應盡量____________，應在鉤碼__________的過程中讀取拉力的大小。
豎直向上
勻速移動
②確定繞線方式與承擔重物繩子的段數n：
與動滑輪連接的段數即為承擔重物繩子的段數，如圖所示，n=3，用“奇動偶定法”確定繞線方式。
③影響滑輪組機械效率的因素：物體的 、動滑輪的________、繩子與滑輪之間的摩擦力。與繩子的繞法、繩子段數________。
交流與評估
重力
重力
測量滑輪組的機械效率
無關
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影響因素 分析 改進措施（提高效率）
影響滑輪組機械效率的因素和改進措施
被提升
物體的重力
動滑輪自身
的重力
滑輪組自身
部件的摩擦
同一個滑輪組，提升物體的重力越大，機械效率越大
有用功不變時，減小提升動滑輪時做的額外功，可提高機械效率
機械自身部件的摩擦力越大，機械效率越低
在機械承受的范圍內，盡可能增加被提升物體的重力
改進滑輪結構，
減輕滑輪自重
對機械進行保養，保持良 好的潤滑，減小摩擦
當堂達標
第三節
機械效率
1．升旗過程中，克服旗的重力做的功是_________，克服摩擦力做的功是_________；人對繩子拉力做的功是_______。(均選填“有用功”“額外功”或“總功”)
有用功　
額外功　
總功　
單擊此處添加標題文本內容
當堂達標
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2．用繩子將鉤碼提升至一定的高度，如圖所示，此過程所做的有用功是（ ） A．提升鉤碼所做的功　　　　　　　
B．克服摩擦力所做的功
C．提高繩子所做的功　　　　　　　
D．克服動滑輪重力所做的功
A　
單擊此處添加標題文本內容
當堂達標
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3．關于機械效率，下列說法中正確的是（ ）
A．做有用功多的機械效率一定高　　　
B．做總功多的機械效率一定高
C．做額外功少的機械效率一定高　
D．在總功中有用功所占比例大的機械效率高
D
單擊此處添加標題文本內容
當堂達標
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4. 工人用如圖的機械將物體勻速提升到某一高度，若物體的重力與滑輪的重力之比G物∶G滑輪=9∶1，忽略繩重與摩擦的影響，則機械效率為 （　　）
A．10% B．45%
C．80% D．90%
D
單擊此處添加標題文本內容
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5．如圖，小明用滑輪組把質量為54kg的重物勻速提升了1 m。此過程中，繩子自由端的拉力做功為675 J，繩子自由端的拉力為______N，該滑輪組的機械效率為_______（g取10 N/kg）。
225　
80%　
單擊此處添加標題文本內容
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6. 如圖所示，在20N的水平拉力F作用下，重200N的物體沿水平面向左做勻速直線運動，物體與地面間的滑動摩擦力為48N。則：
①滑輪組的機械效率為多少？
②若物體的速度為0.2 m/s，則拉力
做功的功率是多少？

課 堂 小 結
第三節
機械效率

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