資源簡(jiǎn)介

(共40張PPT)
1.了解有用功、額外功、總功和機(jī)械效率的，以及它們之
間的關(guān)系.
2.會(huì)用機(jī)械效率的公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算.
3.會(huì)測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率.
4.知道實(shí)際機(jī)械的機(jī)械效率總小于1，知道提高機(jī)械效率
的方法和意義。
1. 有用功與額外功
實(shí) 例 用滑輪組提起重物 _____________ 用挖掘機(jī)挖掘、搬運(yùn)泥土
_________________________________________
分 析 滑輪組提起重物所做的 功是我們需要的、有價(jià) 值的；克服摩擦力、動(dòng) 滑輪的重力所做的功是 對(duì)我們無(wú)利用價(jià)值的， 卻又不得不做的 挖掘機(jī)挖掘、搬運(yùn)泥土所做
的功是我們需要的、有價(jià)值
的；克服摩擦力、抓斗和機(jī)
械臂的重力所做的功是對(duì)我
們無(wú)利用價(jià)值的，卻又不得
不做的
2.有用功、額外功和總功
（1）有用功 上述實(shí)例中，提升重物所做的功是
我們所需要的功，我們需要的、有價(jià)值的功，叫做有用
功,記作 .
（2）額外功 上述實(shí)例中，我們提升重物時(shí)不可
避免的需要克服機(jī)械部件的重力和摩擦力做一定量的功，
這部分對(duì)人們既無(wú)價(jià)值又不得不做的功，叫做額外功,記
作 .
（3）總功動(dòng)力對(duì)機(jī)械做的功叫做總功,記作 ，
.
（4）總功、有用功、額外功的單位都是焦 .
3.由于存在額外功，即 ，總功（動(dòng)力對(duì)于機(jī)械所
做的功）必定大于有用功（機(jī)械對(duì)外所做的功），即
；因此，使用任何機(jī)械都不能省功.
教材拓展
有用功與額外功的區(qū)分
區(qū)分有用功與額外功時(shí)關(guān)鍵看需要達(dá)到的目的.有用功和
額外功不是絕對(duì)的，要視情況而定，對(duì)一種情況來(lái)說(shuō)是
有用功，對(duì)另外一種情況來(lái)說(shuō)可能是額外功.
典例1 賣(mài)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(guān)于兩人克服茶杯重力做
功的下列說(shuō)法正確的是( )
D
A.都是有用功
B.都是額外功
C.對(duì)喝茶的人而言是有用功
D.對(duì)賣(mài)茶杯的人而言是有用功
[解析] 明確做功目的才能有效辨別有用功和額外功.
在使用機(jī)械做功時(shí)，由于機(jī)械有自重，以及不可避免地存
在著摩擦，所以額外功是不可避免的.人們都希望額外功越
少越好，或者說(shuō)，有用功在總功中占的比例越大越好.有用
功占總功的比例越大，說(shuō)明機(jī)械工作時(shí)的效率越高.
1.機(jī)械效率
（1）定義：在物理學(xué)中，把有用功與總功之比，
叫做機(jī)械效率，用符號(hào) 表示.
（2）公式：.其中 表示機(jī)械效率，
表示有用功，表示總功.
2.對(duì)機(jī)械效率的理解
（1）機(jī)械效率的高低表示的是有用功在總功中所占比例
的高低.
（2）機(jī)械效率是有用功與總功的比值，是一個(gè)純數(shù)字，
通常用百分率表示，沒(méi)有單位.
（3）使用任何機(jī)械，除了做有用功外，都不可避免地要
做額外功，所以有用功總小于總功，機(jī)械效率總小于1
（任何機(jī)械都不省功）.
（4）機(jī)械效率是體現(xiàn)機(jī)械性能的重要指標(biāo).機(jī)械效率越高，
機(jī)械的性能就越好.
辨析比較
簡(jiǎn)單機(jī)械的效率的縱橫比較功率與機(jī)械效率的對(duì)比
功率 機(jī)械效率
定義 單位時(shí)間內(nèi)完成的功 有用功與總功的比值
符號(hào)
物理意義 衡量做功的快慢 （能量轉(zhuǎn)化的速度） 衡量能量的利用率
（有用功占比）
功率 機(jī)械效率
單位 瓦特、千瓦 等 無(wú)單位，以百分比
表示
應(yīng)用方向 關(guān)注機(jī)械的輸出能力 （如速度、強(qiáng)度） 關(guān)注能量的損耗情況
（如摩擦、發(fā)熱）
影響因素 作用力的大小、運(yùn)動(dòng) 的距離與時(shí)間 （運(yùn)動(dòng)速度） 額外功的多少
（摩擦、阻力、機(jī)械
結(jié)構(gòu)等）
功率 機(jī)械效率
與時(shí)間的 關(guān)系 直接關(guān)聯(lián)時(shí)間 （做功相同時(shí)，時(shí)間 越短，功率越大） 與時(shí)間無(wú)關(guān)，只與有
用功和總功的比例有
關(guān)
是否涉及 能量損失 不涉及能量損失，僅 描述做功速率 直接反映能量損失
注：兩者無(wú)必然聯(lián)系.高功率的機(jī)械可能效率低，高效率
的機(jī)械可能功率小，例如，一臺(tái)大功率的發(fā)動(dòng)機(jī)可能因
摩擦、發(fā)熱等因素導(dǎo)致效率較低. 反之，小型節(jié)能電機(jī)可
能效率高（能量利用率高），但功率較低.
3.三種機(jī)械的機(jī)械效率
裝置圖 計(jì)算公式
杠桿 ___________________________________________
裝置圖 計(jì)算公式
滑 輪 組 豎直 提升 物體 ___________ ①已知拉力、物重及繩子
段數(shù)時(shí)：
；
②不計(jì)繩重、摩擦?xí)r：
裝置圖 計(jì)算公式
滑 輪 組 水平 勻速 拉物 體 ___________________________________________
裝置圖 計(jì)算公式
斜面 ________________________________________________ ；
典例2 （馬鞍山期末）某同學(xué)總結(jié)了機(jī)械的幾條“規(guī)
律”，其中總結(jié)正確的是( )
C
A.克服摩擦力做的功一定是額外功
B.機(jī)械效率越大的機(jī)械，做的有用功一定越多
C.使用任何機(jī)械都一定不能省功
D.機(jī)械的功率越大，機(jī)械效率也一定越大
[解析] 水平滑輪組中，克服地面對(duì)物體的摩擦力做的功
是有用功，故A錯(cuò)誤.機(jī)械效率大的機(jī)械，做的有用功在
總功中的占比比較大，由于總功未知，故有用功的大小
未知，故B錯(cuò)誤.任何機(jī)械都不省功，都不可能避免地需要
做額外功，故C正確.機(jī)械的功率越大，指的是做功越快，
而機(jī)械效率大，指的是有用功在總功中的占比大，這兩
個(gè)是不同的概念，故D錯(cuò)誤.
1.實(shí)驗(yàn)：測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率
設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn) 組裝一個(gè)滑輪組，使用該滑輪組提升重物，因
，因此需要測(cè)出重
物的重力，重物上升的高度 ，繩子自由端受到
的拉力和繩子自由端移動(dòng)的距離 ，需要的器材
有彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺、鐵架臺(tái)、細(xì)繩、鉤碼、
滑輪
獲取 信息 （1）用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出鉤碼所受的重力 并填入
表格.
（2）按照?qǐng)D甲組裝
滑輪組,分別記下鉤
碼和繩子自由端（彈
簧測(cè)力計(jì)掛鉤底部）
的位置（目的是測(cè)量
和 ）.
獲取 信息 （3）如圖乙所示,勻速緩
慢拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì),使鉤
碼升高,從彈簧測(cè)力計(jì)上
讀出拉力 的值,用刻度尺
測(cè)出鉤碼上升的高度和
繩子自由端移動(dòng)的距離 ,
將這三個(gè)量填入表格中.
（4）利用公式計(jì)算出有用功、總功 、機(jī)
械效率 并填入表格中.
獲取 信息 （5）改變鉤碼的數(shù)量,重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)
（多次實(shí)驗(yàn)，減小偶然因素）,并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記入
表格
__________________________________________________________________________________________________________________________________
分析 論證 通過(guò)比較四次機(jī)械效率的大小，可以得出：用同
一滑輪組提升不同重物時(shí)的機(jī)械效率并不相同.被
提升的物體越重，機(jī)械效率越高.這是因?yàn)槭褂猛?br/>一滑輪組提升不同重物時(shí)，在提升相同高度時(shí)，
物體越重,人所做的有用功越多，而所做的額外功
幾乎不變
評(píng)估 反思 （1）測(cè)量繩子自由端移動(dòng)距離和重物上升高度
的小技巧
①測(cè)量繩子自由端移動(dòng)的距離時(shí),可在繩子某處做
一帶色標(biāo)記,記下繩子上的標(biāo)記所對(duì)應(yīng)刻度尺上的
刻度線位置,繩子移動(dòng)后記下標(biāo)記所對(duì)應(yīng)刻度尺上
的刻度線位置,兩次所記刻度線位置間的距離為 .
評(píng)估 反思 ②測(cè)量重物上升的高度時(shí),可采用與測(cè)量 時(shí)類(lèi)似
的方法.記下初始時(shí)重物底面所對(duì)應(yīng)的刻度尺上的
刻度線位置,提升重物后記下重物底面所對(duì)應(yīng)的刻
度尺上的刻度線位置,兩次所記刻度線位置間的距
離為 .
評(píng)估 反思 （2）無(wú)刻度尺求機(jī)械效率
對(duì)于某一滑輪組來(lái)說(shuō),、與繩子段數(shù) 之間存在
的關(guān)系為 ,代入機(jī)械效率公式后有
,可以看出對(duì)于某一確定
的滑輪組來(lái)說(shuō),用實(shí)驗(yàn)的辦法求機(jī)械效率時(shí)可以不
用測(cè)和，只需測(cè)出拉力和物重 也可計(jì)算出機(jī)
械效率
典例3 在測(cè)“滑輪組機(jī)械效率”的活動(dòng)中，
瑞瑞同學(xué)在與動(dòng)滑輪相切的細(xì)繩上作一標(biāo)
記（如圖甲所示），然后用大小為 的拉
力勻速豎直向上提升總重為 的鉤碼，當(dāng)
鉤碼上升的高度為 時(shí)，瑞瑞同學(xué)在與動(dòng)滑輪相切的細(xì)繩
上作另一標(biāo)記，并測(cè)得、兩點(diǎn)間的距離為
（如圖乙所示），則以下所求物理量不正確的是( )
A.拉力做的功
B.拉力做的有用功
C.滑輪組的機(jī)械效率
D.滑輪組的機(jī)械效率
√
[解析] 圖中、兩點(diǎn)間的距離為 ，這并不
是繩子自由端移動(dòng)的距離，由圖可知，物重由三段繩子
承擔(dān)，鉤碼升高，則繩子自由端移動(dòng)的距離 ，有
用功，總功. 因
為使用滑輪組要克服摩擦力和動(dòng)滑輪、繩子的重而做額
外功，有用功小于總功，故滑輪組的機(jī)械效率小于1.
該滑輪組的機(jī)械效率 .故選A.
2.提高滑輪組機(jī)械效率的方法
方法 分析
增加被提升物 體的重力大小 同一個(gè)滑輪組，被提升物體的重力越
大，做的有用功越多，機(jī)械效率越高
減輕動(dòng)滑輪的 自重 有用功不變時(shí)，減小提升動(dòng)滑輪時(shí)做的
額外功，可提高機(jī)械效率
減小滑輪組自 身部件的摩擦 機(jī)械自身部件的摩擦力越大，機(jī)械效率
越低
教材拓展
探究斜面的機(jī)械效率與斜面傾斜程度的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)器材：斜面、木塊、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺、細(xì)線.
實(shí)驗(yàn)原理：.
實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法.
實(shí)驗(yàn)步驟：
（1）如圖所示，將一長(zhǎng)木板用一木塊
墊起，使其傾斜程度較小.
（2）用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出木塊的重力 .
（3）用彈簧測(cè)力計(jì)勻速沿斜面向上拉動(dòng)木塊，使木塊沿
斜面勻速向上運(yùn)動(dòng)，并讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù) .
（4）用刻度尺測(cè)出木塊上升的高度 和木塊沿斜面移動(dòng)
的距離 .
（5）根據(jù) ，計(jì)算出此次
的機(jī)械效率.
（6）改變斜面的傾斜程度,重復(fù)測(cè)量.
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度有關(guān)，斜
面越陡，機(jī)械效率就越高.
典例4 小華對(duì)他的自行車(chē)進(jìn)行維護(hù)，其中
不是提高機(jī)械效率的措施的是( )
D
A.給軸承加潤(rùn)滑油 B.調(diào)節(jié)傳動(dòng)鏈條的松緊度
C.給輪胎打足氣 D.更換車(chē)把手的塑料套
[解析] 給軸承加潤(rùn)滑油、調(diào)節(jié)傳動(dòng)鏈條的松緊度和給輪
胎打足氣，都能減少額外功，在有用功一定時(shí)，能提高
機(jī)械效率；而更換車(chē)把手的塑料套不能減少額外功，不
能提高機(jī)械效率.

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