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第十一章：机械功和机械能
11.3如何提高机械效率
沪粤版 新课
旧知复习：
1.定义：物理学中，把做功的多少与所用时间的比叫做功率。
2.物理意义： 表示物体做功的快慢
3.计算公式：
变形式：t= —— ，
W
P
=
W
Pt
P:功率 W:功 t：时间
t
W
P
=
新课导入
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有工程机械的加持，人们的工作效率提高，我们又将如何
提高机械的效率？
新课导入
如图所示的两种机械做功的情况中，哪些功是我们需要的有用功？哪些功是不得不做的功？
一、什么是有用功与额外功
（1）有用功（W有） ：为达到工作目的，必须要做的，有价值的功。
通常情况下，克服物体重力所做的功就是有用功。
W有=Gh
G：物体的重力
h：物体提升的高度
一、什么是有用功与额外功
（2）额外功（W额） ：对人们既无价值又不得不做的功。
通常情况下，克服机械自重及摩擦力等做的功。
W额=G’h
G’：机械的自重（动滑轮和绳的重力）
h：提升的高度
一、什么是有用功与额外功
（3）总功（W总） ：整个过程中，动力对机械做的功。
W总
=
FS
F：人施加在机械上力
S：绳子自由端移动的距离
一、什么是有用功与额外功
W额
W总
W有
=
+
总功、有用功、额外功的单位都是焦（J）
W总＞W有用
一、什么是有用功与额外功
1．分别用杠杆、动滑轮和滑轮组将同一物体提升到相同的高度，做的有用功( )
A．杠杆最多 B．动滑轮最多
C．滑轮组最多 D．一样多
D
课堂练习：
二、什么是机械效率
1、在保证所做有用功一定的情况下，人们总是希望额外功在总功中所占的比例越少越好。在物理学中，把有用功W有用与总功W总的比值叫做机械效率。
用η表示机械效率
机械效率是表征机械性能的重要指标。
2、
二、什么是机械效率
W有
h
=
W总
W有
h
=
W有+W额
W总
=
W额
1－
3、机械效率只有大小，没有单位。由于有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 。机械效率通常用百分数表示。
4、机械效率是标志机械做功性能好坏的重要指标，机械效率越高，机械的性能越好。
2.（2023年江苏连云港）下列关于机械效率的说法正确的是（ ）
A. 越省力的机械，机械效率越高
B. 做功越快的机械，机械效率越高
C. 所做有用功越多的机械，机械效率越高
D. 有用功与总功的比值越大的机械，机械效率越高
D
课堂练习：
课堂练习
3．（2023年湖南岳阳）小明学习了滑轮知识后，利用滑轮设计了一个升降装置，如图所示。在爸爸的帮助下，通过它把一个重为100N的物体从地面提升到9m高的阳台上，所用拉力F为60N，用时10s，关于提升过程描述正确的是（ ）
做的有用功为900J
B. 拉力F做功的功率为54W
C. 机械效率为60%
D. 用升降装置可以省功
A
1.功率是指物体在单位时间内所做的功，即功率是表示做功快慢的物理量。
2.有用功在总功中所占的比例叫机械效率。
3.功率和机械效率是描述机械的两种不同性能，两者间没有必然联系。
功率和机械效率的区别：
知识拓展：
二、什么是机械效率
4. （2023年湖南永州）如图所示，将一个重9.0N的物体从斜面底端匀速直线拉到斜面顶端，沿斜面向上的拉力为3.6N，在斜面上移动的距离s=1.2m，物体升高的高度h=0.3m，则( )
物体所受的摩擦力3.6N
B. 物体克服重力做功4.32J
C. 拉力做功2.7J
D. 斜面的机械效率62.5%
D
课堂练习：
5（2023四川泸州）小聪探究斜面的机械效率时，将粗糙程度均匀的长木板用支架支撑构成斜面，如图所示。用刻度尺量出斜面底端A点到斜面上B点的距离L为80cm，B点距水平地面高度h为20cm。沿斜面向上用0.8N的拉力F将重为2N的木块匀速拉到B点，用时2s，则这段过程中拉力F做功的功率P= ______ W，斜面的机械效率η= ______ %，木块在该斜面上受到的滑动摩擦力f= ______ N。
0.32
课堂练习：
62.5
0.3
三、测算滑轮组的机械效率
弹簧测力计、铁架台、滑轮、细线、钩码、刻度尺
实验目的：
测量滑轮组的机械效率
实验原理：
实验内容：
三、测算滑轮组的机械效率
实验步骤：
1、用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格。
2、如图所示，匀速缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格。
3、算出有用功W有、总功W总、机械效率η并填入表格。改变钩码的数量，重复上面的实验。
三、测算滑轮组的机械效率
① 提升物体的重力；
② 动滑轮的重力；
③ 绳重、摩擦力
影响机械效率的因素：
记录数据
实验结论：用同一滑轮组提升重力不同的物体时，机械效率不同，被提升的物体越重，机械效率越高。
实验结论：
三、测算滑轮组的机械效率
思考讨论：如果保持钩码重力一定，且钩码升高相同高度，改变动滑轮重量，动滑轮越重，机械效率怎样变化？
F
F
物重一定，升高相同高度，则有用功不变，动滑轮越重时，额外功越多，根据
W有
h
=
W有+W额
可知，机械效率越小。
四、如何提高机械效率
四、如何提高机械效率
四、如何提高机械效率
四、如何提高机械效率
如何提高机械效率？
（1）减少机械自重。
（2）减少机械的摩擦等来减小额外功。
（3）在额外功一定时，增大有用功。
（4）改进结构，使它更合理、更轻巧。
（5）在使用中按照技术规程经常保养，定时润滑，使机械处于良好的运转态。
课堂训练
下列关于机械效率的说法正确的是( )
A．越省力的机械，机械效率越高
B．做功越少的机械，机械效率越低
C．做功越慢的机械，机械效率越低
D．总功相同，做有用功越多的机械，机械效率越高
D
1
2（2023年湖南郴州）如图所示，物体重10N，每个滑轮重1N，在F=2.5N 拉力作用下，物体上升了1m，则拉力做的有用功是__________J，克服绳重及滑轮与绳子之间的摩擦所做的额外功为__________J。
10
3
2（2023年湖南郴州）如图所示，物体重10N，每个滑轮重1N，在F=2.5N 拉力作用下，物体上升了1m，则拉力做的有用功是__________J，克服绳重及滑轮与绳子之间的摩擦所做的额外功为__________J。
10
3
课堂训练
（2023年四川内江） 如图所示，将重力为10N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端。若斜面长L为1m，斜面高h为0.3m，拉力F为4N，拉力的功率为2W，则此过程中，斜面的机械效率是________%，物体从斜面底端运动到斜面顶端所用的时间是_______s。
75
3
2
4. （2023年黑龙江齐齐哈尔）用如图所示的滑轮组提升重物，将质量为36kg的重物5s 内匀速提升 ，作用在绳端上的拉力为200N 。不计绳重和摩擦，则动滑轮受到的重力为___________N，该滑轮组的机械效率为___________。
40
90%
5. （2023年山东济宁）两个滑轮按如图所示的方式组合，用5N的拉力F拉动绳端，使物体在5s内水平向左匀速滑动1m，物体与地面间的摩擦力为9N，则拉力F的功率为_______W，滑轮组的机械效率为_______。
2
90%
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