1、第第5节节 机械效率机械效率 G=100N F=100N f=5N + 5N 实际上实际上, 用定滑轮提升重物时用定滑轮提升重物时,还要克服还要克服 摩擦阻力摩擦阻力. 例例1：定滑轮：定滑轮 G G=80N F=40N G=10N f=3N +3N 理 想 拉 力 理 想 拉 力 实 际 拉 力 实 际 拉 力 例例2：动滑轮：动滑轮 +5N 额 外 阻 力 额 外 阻 力 =48N 实际上，用动滑轮实际上，用动滑轮 提升重物时，提升重物时，还必还必 须把动滑轮提起及须把动滑轮提起及 克服摩擦克服摩擦。 h=1m G=150N f=8N +8N 例例3：斜面：斜面 实际上，用斜面提升重物时，
2、实际上，用斜面提升重物时，还必还必 须克服摩擦须克服摩擦。 F=50N 以动滑轮为例以动滑轮为例. 若动滑轮把物体提高若动滑轮把物体提高1m. G F G S=2h =2m 则则:人对动滑轮所做的功人对动滑轮所做的功W W=FS= 50N 2m = 100J 80N G=10N f = 5N 这个这个W应包括以下应包括以下的力做的功的力做的功. a.提起物体提起物体G做的功做的功W1 W1=Gh= 80N 1m = 80J b.提起滑轮提起滑轮G做的功做的功W2 W2=Gh= 10N 1m =10J c.克服摩擦阻力克服摩擦阻力f做的功做的功W3 W3= f s = 5N 2m = 10J h
3、=1m 即即: W = W1 + W2 + W3 提起物体提起物体 做的功做的功 提起滑轮提起滑轮 做的功做的功 克服摩擦克服摩擦 力做的功力做的功 人们做人们做 的功的功 = + + 目目 的的 没有用但又不得不做的没有用但又不得不做的 总共的总共的 有用功有用功 额额 外外 功功 总功总功 = + W总 总= W有有 + W额额 利用机械工作时利用机械工作时,对人们有用的功叫做对人们有用的功叫做有用功有用功W有 有 对人们没有用又不得不额外做的功叫做对人们没有用又不得不额外做的功叫做外额功外额功W额 额 有用功与额外功的和有用功与额外功的和,叫做叫做总功总功W总 总 你 会 选 哪 种 方
4、 法 呢 ？ 你 会 选 哪 种 方 法 呢 ？ 想想议议想想议议 1 2 3 1 2 3 对沙子做功对沙子做功 对桶做功对桶做功 克服重力做功克服重力做功 对沙子做功对沙子做功 对桶做功对桶做功 对动滑轮做功对动滑轮做功 对沙子做功对沙子做功 对口袋做功对口袋做功 对动滑轮做功对动滑轮做功 1 2 3 1 2 3 对沙子做功对沙子做功 对桶做功对桶做功 克服重力做功克服重力做功 对沙子做功对沙子做功 对桶做功对桶做功 对滑轮做功对滑轮做功 对沙子做功对沙子做功 对囗袋做功对囗袋做功 对滑轮做功对滑轮做功 600J 2520J 600J 180J 600J 90J 请算出刚才的三种办法中有用功
5、在总功中占的百分比。请算出刚才的三种办法中有用功在总功中占的百分比。 3120J 780J 690J 所以我们选择第三种方法做功 从以上分析从以上分析,有用功有用功W有 有只占总功 只占总功W总 总的其中一部分 的其中一部分. 占多少呢占多少呢? 占多一好呢占多一好呢?还是少一点好呢还是少一点好呢? ? ? ? 2. 机械效率的意义机械效率的意义 有用功有用功W有 有跟总功 跟总功W总 总的比值 的比值,叫做机械效率叫做机械效率. W有 有 W总 总 = 所以所以 总是总是 1 因为因为W有 有总是 总是 W总 总 机械效率常用百分数来表示机械效率常用百分数来表示 “ % ” . 直接提升物体
6、做功，与使用机械提升物体做直接提升物体做功，与使用机械提升物体做 功相同吗？功相同吗？ 提出问题：提出问题： 提出问题提出问题 G/N h/m W直 直/J F/N s/m W机 机/J 2 0.1 0.2 1.2 0.2 0.24 结论：使用动滑轮比直接提升物体不省功。结论：使用动滑轮比直接提升物体不省功。 推论：使用任何机械不省功。推论：使用任何机械不省功。 实实 验验 概概 念念 G/N h/m W直 直/J F/N s/m W机 机/J 2 0.1 0.2 1.2 0.2 0.24 额外功：由于机械自重和摩擦等因素影响，额外功：由于机械自重和摩擦等因素影响， 而不得不做的功（无用付出）
7、。而不得不做的功（无用付出）。 有用功：直接对物体所做的功（工作目有用功：直接对物体所做的功（工作目 的）。的）。 总功：利用机械所做的功（实际付出）。总功：利用机械所做的功（实际付出）。 在使用机械工作时，有用功在总功中所占在使用机械工作时，有用功在总功中所占 份额越多越好。它反映了机械的一种性能，物份额越多越好。它反映了机械的一种性能，物 理学中表示为机械效率。理学中表示为机械效率。 一、机械效率：一、机械效率： 1定义：有用功跟总功的比值。定义：有用功跟总功的比值。 2公式：公式： W W 有有 总总 3用百分数表示。总小于用百分数表示。总小于1。 1关于机械效率的说法中正确的是关于机械
8、效率的说法中正确的是 （ ） A越省力的机械，效率越高越省力的机械，效率越高 B做有用功越多的机械，效率越高做有用功越多的机械，效率越高 C做相同的功，额外功的值越小，效率越高做相同的功，额外功的值越小，效率越高 D做功越快的机械，效率越高做功越快的机械，效率越高 C 练一练练一练 2如图，忽略绳重和摩擦，用拉力如图，忽略绳重和摩擦，用拉力F 拉着拉着10 N的重物匀速上升，绳子自由的重物匀速上升，绳子自由 端移动端移动1 m，动滑轮重力，动滑轮重力2 N， 求：（求：（1）拉力）拉力F； （2）物体上升的距离；）物体上升的距离； （3）有用功，总功，机械效率。）有用功，总功，机械效率。 练一
9、练练一练 二、测滑轮组的机械效率：二、测滑轮组的机械效率： WGh WFs 有有 总总 F 实验原理实验原理 实验器材实验器材 注意事项注意事项 弹簧测力计、刻度尺弹簧测力计、刻度尺、 铁架台、滑轮、细线、钩码。铁架台、滑轮、细线、钩码。 竖直竖直向上，向上，缓慢缓慢拉动测力计。拉动测力计。 G/N h/m F/N s/m W有 有/J W总总/J 1 2 3 F 实验实验1 保持动滑轮重一定，改变钩码重力。保持动滑轮重一定，改变钩码重力。 结论：结论： 动滑轮重动滑轮重一定一定, ,物重物重越大越大，机械效率，机械效率越高越高。 1 0.1 0.5 3 0.1 1.5 83.3 88.9 4
10、.5 3 0.2 0.4 3 1.5 0.1 4 2 0.1 0.8 3 66.7 =0.5N =0.8N =1.5N G/N h/m F/N s/m W有 有/J W总总/J 1 2 2.2.条件：物重一定条件：物重一定 实验实验2 保持钩码重力一定，改变动滑轮重。保持钩码重力一定，改变动滑轮重。 结论：结论： 物重物重一定，动滑轮一定，动滑轮越重越重，机械效率，机械效率低低。 F F 1图图为测量滑轮组机械效率的实为测量滑轮组机械效率的实 验装置验装置，钩码总重钩码总重6 N。 （1）实验时要竖直向上实验时要竖直向上_ 拉动弹簧测力计拉动弹簧测力计，由图可知拉力由图可知拉力 大小为大小为_
11、N，若钩码上升的若钩码上升的 高度为高度为8cm,则弹簧测力计向上移动则弹簧测力计向上移动_cm,该滑该滑 轮组的机械效率为轮组的机械效率为_。 （2）若仅增加钩码的个数若仅增加钩码的个数，该滑轮组有机械效率该滑轮组有机械效率 将将_（选填：选填：“增大增大”、“减小减小”或或“不不 变变”） 匀速匀速 2.4 24 83.3% 增大增大 练一练练一练 2在在“测滑轮组机械效率测滑轮组机械效率”的实验中的实验中，用同一滑用同一滑 轮组进行两次实验轮组进行两次实验，实验数据如下表：实验数据如下表： 此实验所用滑轮的个数至少是此实验所用滑轮的个数至少是_个个，其中动滑其中动滑 轮有轮有_个个。 第
12、一次实验测得滑轮组的机械效率为第一次实验测得滑轮组的机械效率为_， 第二次实验时滑轮组的机械效率第二次实验时滑轮组的机械效率_第一次的机第一次的机 械效率械效率（选填选填“大于大于”、“小于小于”或或“等于等于”） 次次 数数 钩码重钩码重 /N 钩码上升高钩码上升高 度度/cm 弹簧测力计弹簧测力计 示数示数/N 弹簧测力计移弹簧测力计移 动距离动距离/cm 1 2 10 0.8 40 2 5 5 1.5 20 3 2 62.5% 大于大于 判断：判断：下面说法中是否正确 1. 做功多的机械，机械效率高( ) 2做总功越多，机械效率越低( ) 3做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高( )
13、 4做相同的总功时，有用功越多，机械效率越高( ) 5用不同的滑轮组，做的有用功相同时，机械效率一 定相同( ) 6因为有用功总小于总功，所以机械效率总小于1( ) 7做的额外功一定时，总功越少，机械效率越高( ) 8有用功在总功中占的比例越大，机械效率越高( ) 9. 机械效率高的机械省功( ) 10.机械效率高的机械有用功占总功比值大( ) 例题：起重机把质量为例题：起重机把质量为0.6t的重物提升了的重物提升了 3m，而它的电动机所做的功是，而它的电动机所做的功是3.4 104J 起重机的机械效率是多少？起重机的机械效率是多少？ 0 0 4 4 4 43 33 3 /53 104 . 3
14、 108 . 1 104 . 3 108 . 13106 106/10106 . 0 106 . 06 . 0 J J W W JW JmNGhW NKgNKgmgG Kgtm 总 有 总 有 解： 1 1、一台起重机将重、一台起重机将重3600N3600N的货物提高的货物提高4m4m。 如如 果额外功是果额外功是9600J9600J，起重机做的有用功是，起重机做的有用功是 多少？总功是多少？机械效率是多少？多少？总功是多少？机械效率是多少？ 解：解： 起重机提高物体的力等于物体的重力起重机提高物体的力等于物体的重力 F=G=3600N 起重机提升重物所做的有用功起重机提升重物所做的有用功 W有 有=Fh=Gh =3600N 4m=14400J=1.44104J 起重机做的总功起重机做的总功 W总 总=W有有+W额额 =14400J+9600J=2.4 104J 因此，起重机的机械效率因此，起重机的机械效率 =W有 有/W额额 = 1.44104J/2.4104J=60% 课堂小结课堂小结 有用功有用功 总功总功 额外功额外功 机械效机械效 率概念率概念 机械效机械效 率测定率测定
