1、1第 3 节 机械效率第 1 课时 机械效率及其计算1. 了解有用功、额外功和总功2. 机械效率和机械效率的计算有用功、额外功和总功自主预习：阅读课本第 85 面、第 86 面，完成下列填空：1有用功: 在工作时,对人们有用的功。用符号 W 有 表示2 额外功: 在工作时,对于额外负担所不得不做的功。用符号 W 额 表示3 总 功: 有用功与额外功的和，也叫动力功。用符号 W 总 表示小组讨论：1各小组分工合作，完成下面实验：（1）如图甲，用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，计算拉力所做的功 W1。（2）如图乙，用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，再次计算拉所做的
2、功 W2。（3）比较 W1、W 2的大小并分析原因。2讨论：有没有一种简单机械只做有用功,不做额外功?没有使用不同的简单机械做功,完成相同的有用功时,所做的总功是否相同?这说明什么?不同，这说明额外功不同额外功在总功中占的比例越多越好,还是越少越好?额外功在总功中占的比例越少越好一定的总功中,额外功少意味着什么?有用功多教师点拨：在使用机械时，我们总是希望额外功在总功中所占的比例尽量少些，这样可以让机械处于一个高效率的状态，以尽可能少的消耗，取得尽可能多的效益。跟踪练习：1.用桶从井中提水的时候，对 水 做的功是有用功，对 桶 做的功是额外功。2.如果桶掉进井里，从井里捞桶时，捞上来的桶带有一
3、些水，这时对桶做的功是 有用 功，对水做的功是 额外 功。23.（2012 天津）如图所示，工人利用滑轮组将沙子从地面提升到距地面 6m 高 的三楼，沙子的质量为50kg，装沙子的桶的质量 8kg，动滑轮的质量为 2kg，工人匀速拉绳子的力为 300N（忽略摩擦和绳重，g 取10N/kg）求：（1）工人做的总功；（2）工人做的额外功。解：(1)拉力做功：W 总 =FS=300N12m=3600J；（2）忽略摩擦和绳重，W 额 =（G 桶 +G 动 ）h=（m 桶 +m 动 ）gh=（8kg+2kg）10N/kg6m=600J机械效率的计算自主预习：阅读课本第 86 面，完成下列填空：1在使用机
4、械时我们最关心的是所做的这些总功中,有用功究竟占了多少。 为此我们引入一个新的物理量, 叫做 机械效率 ，它表示的是 有用功 与 总功的 比值。用符号 表示，读作 “依塔” （yita） 。2机械效率的计算公式:= W 有用 /W 总 。小组讨论：1用一动滑轮把重 40N 的物体匀速提高 20m,所用的拉力是 25N,则拉力的作用点移动的距离是多少?动滑轮的机械效率是多少?解：拉力的作用点移动的距离 S=2h=2*0.2m=0.4m有用功 W 有 =Gh=40N*0.2m=8J总功 W 总 =FS=25N*0.4m=10J动滑轮的机械效率是 =W 有用 /W 总 =8J/10J=802结合上题
5、计算结果和课本 86 面：起重机、抽水机的大致机械效率范围。思考：为什么机械效率总小于 1？利用滑轮组做功时，不可避免地要做额外功，使有用功总比总功小，而机械效率等于有用功除以总功，所以滑轮组的机械效率总小于一。教师点拨：机械效率 是个百分数,一定小于 100%,没有单位。机械效率是描述机械性能优劣的物理量，机械效率高的机械性能优良。机械效率的高低与所使用的机械工作时是否省力、及省力多少无关；与机械工作时的快慢程度无关；与机械工作时所完成的功的数量多少也无关跟踪练习：1关于功率和机械效率的说法中，正确的是（ D ）A功率大的机械，做功一定多 B做功多的机械，机械效率一定高C效率高的机械，功率一
6、定大 D做功快的机械，功率一定大2用动力臂是阻力臂 2 倍的杠杆将重 400N 的货物抬高 20cm,手向下压杠杆的力是 240N,手下降的高度是多少cm?这个杠杆的机械效率是多少?解：手下降的高度 h 手 =2h 物 =2*0.2m=0.4m有用功 W 有=Gh 物 =400N*0.2m=80J总功 W 总=F 动 h 手=240N*0.4m=96J则此杠杆的机械效率 =W 有用 /W 总 =80J/96J=83.333建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为 230 的建材从地面匀速送到 6 高处，所用拉力为 125。求：（）工人做的有用功；（）工人做的总功；（）此过程中该装置的机械效率；解
7、：（1）1380J （2）1500J （3）92% 第 2 课时 机械效率的测量1会测定滑轮组的机械效率2同一滑轮组的机械效率的特点测定滑轮组的机械效率自主预习：阅读课本第 86 面、第 87 面，完成下列填空：1测量滑轮组的机械效率的实验中，需要测量四个物理量： 钩码的重力 G 、 钩码提升的高度 h 、 拉力 F 、 绳端移动的距离 s ；2计算有用功的方法： W 有Gh ；3计算总功的方法： W 总 Fs 。小组讨论：1各小组分工合作，完成下面实验：（1）如图安装滑轮，记下钩码所受的重力 G 及钩码和弹簧测力计的位置；（2）缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高 h，读出拉力 F 的值，用刻度尺
8、测出钩码上升的高度 h 和弹簧测力计移动的距离 s；（3）算出有用功、总功、机械效率。（4）改变钩码的数量，再做两次上面的实验。4教师点拨：我们在探究影响滑轮组机械效率高低的因素时，没有考虑摩擦的因素.跟踪练习：1小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重 2N，测得的数据如下表：物理量实验次数钩码总重 G/N钩码上升的高度 h/m测力计示数 F/N测力计移动距离 s/ m机械效率1 4 0.1 1.8 0.32 6 0.1 2.4 0.3 83%3 4 0.1 1.4 0.5 57%4 4 0.2 1.4 1.0 57%（1）在实验中，测绳端拉力 F 时，应尽量竖直
9、向上匀速拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数。（2）第 1 次实验测得的机械效率为74。 （结果保留两位有效数字）（3）分析表中数据可知：第 2 次实验是用 b 图做的；第 4 次实验是用 c 图做的。 （选填“a” 、 “b”或“c”) （4）分析第 1、2 次实验数据可知：使用同一滑轮组， 增大提升重物的重力 可以提高滑轮组的机械效率；分析第 1、3 次实验数据可知：使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重） ，滑轮组的机械效率 小 。（5）分析第 3、4 次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度 无关 。同一滑轮组的机械效率的特点自主预习：阅读第 87 面
10、内容后完成下面填空：1提高机械效率的主要办法是 改进结构 、使它更合理、更轻巧。2 在使用中按照技术规程经常保养，使机械处于良好的状态 ，对于保持和提高机械效率也有重要作用。小组讨论：1实验探究:对于同一个滑轮组提升不同重物时，它的机械效率是否改变呢？52如何设计实验证明？实验步骤：用一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组提升两个钩码，记录钩码的重力、弹簧测力计的拉力、钩码上升的高度、绳自由端移动的距离.用一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组提升四个钩码，记录钩码的重力、弹簧测力计的拉力、钩码上升的高度、绳自由端移动的距离.表格设计：钩码重力 G/N提升高度h/m有用功 W有用 /J自由端拉力 F/
11、N自由端移动距离 s/ m总功W 总 /J机械效率 两个钩码四个钩码分析表格数据在与同学们交流讨论，你能得到什么结论？。教师点拨：同一机械的效率并不是固定不变的，而是随着不同的工作状态和环境而变化的.例如：一个组装好的滑轮组，其提起的物重越大，则其机械效率越高，因为此时的额外功（提起机械本身所需要的功）相对越小；当然，由于机械间的摩擦而造成的额外功并不会减小. 当额外功一定时，在机械能承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力，充分发挥机械的作用.跟踪练习：1甲吊车比乙吊车的机械效率高，当它们分别把相同质 量的物体匀速提升相同高度时，则（ B ）A甲吊车的电动机做的有用功较多 B乙吊车的电动机做
12、的额外功较多C甲吊车的电动机做的总功较多 D甲、乙两吊车的电动机做的总功相同2小明用同一滑轮组分别将甲、乙两组钩码提升相同的高度，如图所示他两次提升钩码所用的拉力分别为F 甲 和 F 乙 ，则 F 甲 F 乙 ；所做的有用功分别为 W 甲 和 W 乙 ，机械效率分别为 甲 和 乙 ，则 W 甲 W 乙 ， 甲 乙 （均选填“” 、 “=”或“” ）3 在“探究动滑轮的机械效率”时，某小组利用自重不同的两个动滑轮进行了如图所示的三次测量，数据记录如下：实验序号钩码重（N）动滑轮重（N）拉力（N）钩码上升 的高度（m）测力计移 动的距离（m）有用功（J）总功（J）机械效率（%）1 4 0.5 2.
13、3 0.2 0.4 0.8 0.92 87.062 4 0.9 2.5 0.2 0.4 0.8 1.0 80.03 6 0.5 3.3 0.2 0.4 （1）完成表格中实验数据、和的计算（2）通过比较哪两次实验数据选填实验序号，可以初步判断动滑轮的机械效率与动滑轮的自重有关？（3）小明认为“同一个机械，它的机械效率是一个定值”，你可以用哪两次实验数据来验证他的观点是不对的？解：（1）第 3 次数据中，有用功 W 有用 =Gh=6N0.2m=1.2J，总功 W 总 =FS=3.3N0.4m=1.32J，机械效率 = W 有用 / W 总 1.2J/1.32J90.9%；（2）两次实验中，钩码的重力相同，动滑轮的重力不同，机械效率也不同，因此探究的是机械效率与动滑轮自重的关系；（3）比较，同一个机械，动滑轮重力不变，提升的物体重力不同时，机械效率也不同，提的物体越重，机械效率越大
