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第五章 功与简单机械
华师大版九年级上册
第3节 功与机械效率（3）
－－－ 机械效率
教学目标
科学观念：了解有用功、额外功、总功； 理解机械效率的概念，
会利用公式η=W有用/W总进行有关计算，知道机械效率小于1
的原因； 知道提高机械效率的意义和主要方法。
科学思维：通过探究活动，提升动手能力，提升交流、合作、
分析与表达能力。
探究实践：从生活实际出发，培养探究物理学的有关知识，深
入认识事物的能力。
态度责任：让学生关注生产、生活中各种机械的机械效率，具
有用机械效率来评价机械的意识。
复习
1、功的必要因素是什么？
2、说说功率的物理意义。
1）作用在物体上的力；
2）物体在力的方向上通过的距离。
1）功率指单位时间内做的功多少；
2）功率表示做功的快慢。
做功时功率大是否工作效率就高呢？
我们这节课来说一说机械效率。
新知导入
仔细观察下列滑轮工作时的情况，手的拉力所做的功与克服物块重力所做的功相等吗？为什么？
不相同。
由于滑轮轴间存在摩擦阻力， 因此在提升物块时还需要克服摩擦阻力做功；动滑轮工作时，还需要克服动滑轮的重力做功,因此手的拉力所做的功大于克服物块重力所做的功。
有用功
总功
额外功
新知讲解
一、有用功、额外功和总功
1、有用功（W有用）：
对人们需要的，有价值的功。
（1）直接用手提升物体时， W有用＝Fs＝G物h；
（2）斜面、杠杆和滑轮组工作时，将物块提升到一定的高度是我们的目的，所以有用功是物重与物体上升的距离；W有用＝G物h ；
G物
h
G物
h
G物
h
新知讲解
2、额外功（W额外）：
为了达到工作目的，并非我们所需要但又不得不做的功。
（1）直接用手提升物体时， W额外≈0；
（2）斜面工作时，克服斜面上的摩擦所做的功为额外功：
W额外＝fs
（3）滑轮组工作时,提升动滑轮所做的功和克服摩擦所做的功的总和为额外功： W额外＝G轮h+W摩擦
f
G轮
h
讨论
1、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
2、水桶不小心掉井里，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。
对水所做的功是有用功;
提水桶所做的功是额外功。
新知讲解
3、总功（W总）：
人们把使用简单机械时动力所做的功叫做总功。
（1）直接用手提升物体时， W总＝W有用＝G物h；
（2）斜面工作时，W总＝Fs＝ Fs=W有用+W额外＝ G物h+fs
（3）滑轮组工作时,W总＝Fs=W有用+W额外＝(G物+G轮)h+W摩擦
F
S
G物
f
h
G轮
h
G物
S
F
F
归纳
方 法 有用功W有 额外功W外 总功W总
用滑轮组 提升重物
用杠杆 提升重物
用斜面 提升重物
W有用=G物·h
W外=G轮·h
W总=F拉·S拉
W有用=G物·h
W外=G杆·h
W总=F拉·S拉
W有用=G物·h
W外=f摩·L
W总=F拉·L
注：
上表中，绳重及绳和机械间摩擦不计；h为物体上升的高度，L为斜面的长。
新知讲解
二、机械效率
1、定义：
有用功跟总功的比值叫机械效率（η）；
2、公式：
3、特点：
（1）机械效率通常用百分数表示，没有单位。
（2）机械效率总小于1。
W有 W总－W外
η= --- ×100% = －－－－－ ×100%
W总 W总
新知讲解
4、斜面和滑轮组的机械效率：
（1）斜面工作时，
W有用 G物h G物h
η＝ ×100%＝ ×100% ＝ ×100%
W总 Fs G物h+fs
F
S
G物
f
h
新知讲解
（2）滑轮组工作时,
若不计绳子与滑轮间摩擦及绳子重，则有：
W有用 G物h G物
η＝ ×100%＝ ×100% ＝ ×100%
W总 Fs G物+G轮
W有用 G物h
η＝ ×100%＝ ×100% ＝ ×100%
W总 Fs
G物
nF
G轮
h
G物
S
F
F
问题讨论
机械效率的大小可能大于1吗？为什么？
机械效率是指有用功占总功的百分比。只要有使用机械,机械本身就必然有摩擦等要消耗一部分功,也就是说额外功是不可避免的,故有用功总有于总功,机械效率不可能大于1。
通常起重机的机械效率是 40％～50％，滑轮组的机械效率是 50％～70％。
新知讲解
5、机械效率的意义
起重机的机械效率是60%，它表示的意思：
使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比60%；也可以说有用功在总功中占有60%，额外功占40％
注意：
1）有用功所占总功的比例越大，机械效率越高。
2）机械效率与是否省力、功率大小、提升高度、绳子的绕法、做功的多少无关。
学以致用
例1、
用一动滑轮将货物400N的货物匀速提到高2m，所用拉力是250N，求有用功、额外功、总功和动滑轮的机械效率各是多少？
解：W总=FS =250N×2m×2=1000J
W有=G物h＝400N×2m = 800J
则W外＝ W总－W有 = 1000J－800J = 200J
η = W有/W总＝800J/1000J=80%
答：……。
学以致用
例2、如图所示，斜面高为1m，长为3m，工人用 400N沿斜面方向的力将重为840N的箱子拉到汽车上，在这过程中拉力做了______J的功，机械效率为______。要提高该斜面的机械效率，应该__________________。（写出一条措施）
F
1m
3m
1200
70%
减小斜面的粗糙度
学法指导
1、打横的滑轮组计算
（点击图片播放）
2、滑轮组的速度计算
（点击图片播放）
3、斜面的额外功计算
（点击图片播放）
新知讲解
三、提高滑轮组的机械效率
方法一：通过提高有用功从而提高效率。
具体方法：提高提升的物重。
方法二：通过减小额外功，从而提高效率。
具体方法：
减轻动滑轮自重
减小摩擦（添润滑油等）
减轻绳重
……
课堂练习
1、下列关于功、功率和机械效率的说法中，正确的是（ ）
A. 功率大的机械，做功一定多
B. 做功快的机械，功率一定大
C. 效率高的机械，功率一定大
D. 做功多的机械，效率一定高
B
课堂练习
2、关于机械效率，下列说法正确的是( )
A.机械效率越高，所做的有用功越多
B.总功少的机械，机械效率高
C.额外功少的机械，机械效率高
D.总功一定时，有用功多的机械效率高
D
课堂练习
3、关于实际使用机械时的机械效率,下列说法正确的是( )
A.机械效率可以提高到100%
B.机械效率总小于1
C.功率大的机械,机械效率高
D.机械效率越高,有用功越多
B
课堂练习
4、如图所示，在50N的水平拉力F作用下, 重800Ｎ的物体沿水平地面做匀速直线运动, 物体与地面间滑动摩擦力为120Ｎ.则滑轮组的机械效率为 _______ ；若物体的速度为0.2m/s,则1min内拉力做的功为 ______ J，功率为＿＿Ｗ。
80%
1800
30
课堂练习
5、如图所示，当水平拉力F＝5N时，恰好可以使物体A沿水平地面向左做匀速直线运动。已知物体A重为30N，所受地面的摩擦力为9N，物体A水平移动了1m，下列说法正确的是( )
A. 该装置的机械效率为90%
B. 拉力F移动了0.5m
C. 拉力做功5J
D. 该滑轮为定滑轮
A
课堂练习
6、甲、乙两个滑轮组如图所示,其中的每一个滑轮重力都相同,用它们分别将重物G1、G2提高相同的高度,不计滑轮组的摩擦,下列说法中正确的是 ( )
A. 若G1=G2,拉力做的额外功相同
B. 若G1=G2,拉力做的总功相同
C. 若G1=G2,甲的机械效率大于乙的机械效率
D. 用甲、乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物,机械效率不变
C
课堂练习
7、在水平地面上并排铺有n块相同的均质砖块，如图甲，每块砖的质量为m，长为a，宽为b，厚为c。若要将这n块砖按图乙所示叠放在最左边的砖块上，则至少要给砖块做的功( )
A
课堂练习
8、如图甲,某同学用两个滑轮组成的滑轮组,在同一种绕绳的方式下匀速提升不同质量的重物,得到了多组竖直作用在绳子自由端的拉力F与重物所受重力G的大小关系,并绘制出如图乙的F-G图像(不计绳重以及摩擦)。
(1)试根据图像计算动滑轮所受重力G动。
(2)在图甲中画出该同学的绕绳方法。
(3)用该滑轮组提起重为65 N的重物时,滑轮组的机械效率是多少
（86.7%）
（10N）
1、有用功是指对人们有用的功；额外功是指对人们没有利用价值而又不得不做的功；
2、有用功与额外功的总和称为总功；
3、机械效率是指有用功跟总功的比值；机械效率一般小于1；
4、斜面的机械效率：
其中h为物体升高距离，L为斜面长，f为斜面上的摩擦力。
5、滑轮组的机械效率：
其中h为物体升高距离，S为绳子自由端移动距离。
课堂总结
板书设计
机械效率
有用功：对人们有用的功；
额外功：无用，但又不得不做的功；
总功＝有用功+额外功
机械效率
定义：有用功与总功的比值（总小于1）
公式：
斜面机械效率:
滑轮组机械效率：
作业布置
1、完成作业本内相应练习；
2、完成学案中“课后巩固”；
3、复习“功和机械效率”全部内容。
谢谢
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