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第3节 机械效率
1.了解什么是有用功、额外功和总功。
2.理解什么是机械效率。
3.探究滑轮组机械效率跟哪些因素有关。
【想一想】
你知道生活中的率吗？
工作效率
树的成活率
油烟净化率
种子的发芽率
“率”=有用量/总量，表示事物某一方面的优劣。
机械做功时有没有效率呢？
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起 吧！
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课
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要把重100N的沙子运上三楼。下图画了三种办法。
哪种办法最好？
有用功和额外功
人提沙子做功
对沙子做功
对 桶 做 功
W1 = 600 J
克服自重做功
总功 3120J
额外功
2520 J
沙子重100N 人体重400N
动滑轮重10N
桶重20N 麻袋重5N
地面到三楼高6m
W2 = 120 J
W3 = 2400 J
有用功
600 J
【方法1】
沙子重100N 人体重400N
动滑轮重10N
桶重20N 麻袋重5N
地面到三楼高6m
人拉滑轮利用桶做功
对沙子做功
对 桶 做 功
W1 = 600 J
对滑轮做功
总功 780J
额外功
180 J
W2 = 120 J
W3 = 60 J
有用功
600 J
【方法2】
沙子重100N 人体重400N
动滑轮重10N
桶重20N 麻袋重5N
地面到三楼高6m
人拉滑轮利用麻袋做功
对沙子做功
对 麻袋 做 功
W1 = 600 J
对滑轮做功
总功 690J
额外功
90 J
W2 = 30 J
W3 = 60 J
有用功
600 J
【方法3】
额外功
在做有用功的同时，
人们不需要但又不
得不做的功，叫做
额外功。
有用功
我们要做的，
必须做的功，
叫做有用功。
实现目的而做的功
克服机械自身（如动滑轮、绳子）的重力和摩擦等而做的功
总 功
W
W
W
＋
＝
有用功加额外功是总共做的功，叫总功。
动力对机械所做的功
用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功？
提水所做的功是有用功，提水桶所做的功是额外功。
如果桶掉到井里，从井里捞桶的时候，捞上的桶里带了一些水，这种情况下哪部分是有用功，哪部分是额外功？
提水桶所做的功是有用功，提水所做的功是额外功。
例1：卖茶杯的人，从货架上拿起茶杯；喝茶水的人，从桌面上端起盛茶水的茶杯，就两人克服茶杯重力做功的下列说法中正确的是（ ）
A．都是有用功
B．都是额外功
C．对喝茶的人而言是有用功
D．对卖茶杯的人而言是有用功
D
【机械效率】——有用功跟总功的比值。
注：机械效率一般用百分数表示，没有单位。
我们总希望，有用功占总功的份额越大越好。
公式：η＝ =
W有
W总
W有
W有+W额
机械效率
W额＞0，W总＞W有 所以η＜1
W额＝0，W总＝W有 所以η＝1
分析公式
起重机的机械效率是50%，它表示什么意义？
使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是50%，也可以说有用功在总功中占的比例是50%，另外的50％是额外功。
例2：关于机械效率的说法中正确的是（ ）
A．越省力的机械，效率越高
B．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
D．做功越快的机械，效率越高
C
例3: 起重机把质量为0.5t的重物匀速提升了3m，而它的电动机所做的功是3.4×104J，起重机的效率是多少？（g 取10N/kg）
机械效率的计算
解：
起重机匀速提升重物所用的力与物体所受的重力大小相等
F＝G＝mg＝0.5×103kg×10N/kg＝5×103N
起重机提升重物所做的功是有用功
W有＝Fh＝5×103N×3m＝1.5×104J
例 起重机把质量为0.5t的重物匀速提升了3m，而它的电动机所做的功是3.4×104J，起重机的效率是多少？（g 取10N/kg）。
起重机提升重物所做的功是有用功
W有＝Fh＝5×103N×3m＝1.5×104J
因此，起重机的机械效率
起重机的电动机所做的功是总功
W总＝3.4×104J
W有
W总
＝
η＝
1.5×104J
3.4×104J
≈
44%
实验原理
实验器材
注意事项
弹簧测力计、刻度尺、
铁架台、滑轮、细线、钩码。
竖直向上，匀速缓慢拉动测力计。
测量滑轮组的机械效率
W有
W总
Gh
Fs
＝
η＝
G/N h/m F/N s/m W有/J W总/J η
1
2
3
实验1:保持动滑轮重一定，改变钩码重。
结论：
动滑轮重一定，物重越大，机械效率越高。
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%
结论：
物重一定，动滑轮越重，机械效率越低。
实验2:保持钩码重一定，改变动滑轮重。
G/N h/m F/N s/m W有/J W总/J η
1
2
2 0.1 0.8 0.3 0.2 0.24 83.3%
2 0.1 0.7 0.4 0.2 0.28 71.4%
演示：测量滑轮组机械效率
关于测量滑轮组机械效率的几点说明：
1.在测滑轮组的机械效率时，可以不测量 s 和 h；
2.若不考虑绳重和摩擦，只计动滑轮重力时：
即：
η=
G+G动
G
Gh
Fs
＝
η＝
Gh
Fnh
＝
G
Fn
即：
η＝
G
Fn
η＝
G
Fn
＝
G＋G动
G
F=
G+G动
n
影响滑轮组机械效率的因素
1.摩擦、绳重（轮与轴及轮与绳之间）
（减小摩擦可以减少额外功，提高机械效率）
如：加强机械运动部位的润滑、采用轻质细绳
2.物重
（物重增加，机械效率提高）
3.动滑轮重
（动滑轮重减小，机械效率提高）
1.有用功、额外功、总功
2.机械效率:
3.测量滑轮组的机械效率，分析影响因素
1．施工工地上一个滑轮组经过改进后提高了机械效率，用它把同一物体提升到相同的高度，改进后和改进前相比较（ ）
A．总功不变，有用功增加了
B．总功不变，额外功增加了
C．有用功减少了
D．有用功不变，总功减少了
D
2．如图所示，用甲、乙两个滑轮组分别将不同的物体A和B匀速提升相同的高度，滑轮完全相同且不计绳重和摩擦，若滑轮组甲的机械效率较大，则下列判断正确的是（ ）
①A物体比B物体轻
②提升A的拉力较大
③提升A所做的额外功较少
④提升B做的总功较少
A．只有①③ B．只有②④
C．只有②③ D．只有①④
B
3．一台起重机将重3600N的货物提高5m。求：
（1）起重机做的有用功是多少？
（2）如果额外功是12000J，起重机的机械效率是多少？
解：（1）W有＝Gh＝3600N×5m＝18000J；
（2）如果额外功是12000J，则总功为：
W总＝W有+W额＝18000J+12000J＝30000J；
起重机的机械效率：
W有
W总
×100%＝
η＝
1.8×104J
3×104J
＝60%
×100%
A．在①实验中，应匀速竖直向上拉动绳子
B．由①②可知：滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关
C．由②③可知：同一滑轮组提起物重越大，机械效率越低
D．为使实验的结论更具可靠性，应换用不同的装置进行多次实验归纳得出普遍规律
4．某同学想通过实验来探究“影响滑轮组的机械效率的因素”，如图所示，并测算了各次实验装置的机械效率。关于他的实验过程，下列说法中不正确的是（ ）
C
