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第十二章 简单机械
12.3 机械效率
导学目标：
（1）能结合实例分析什么是有用功、额外功和总功。
（2）明确机械效率是描述做功效率的物理量。能利用机械效率的公式进行简单的计算。
（3）能设计实验，测定某种简单机械的机械效率。
重点：机械效率的概念和有关计算。
难点：测量滑轮组的机械效率。
导学方法：实验探究法、讨论法
课 时：1课时
导学过程
课前导学
1．无论是否使用滑轮，钩码都被提升了，这 ( http: / / www.21cnjy.com )部分功必须要做的，叫做 功。用 表示。若用滑轮组提升钩码，我们还不得不克服动滑轮本身所受重力以及摩擦力等因素的影响而多做一些功，这部分功叫做 功，用 表示。21·cn·jy·com
2.有用功与额外功之 是总共做的功，叫做 功，用 表示。
W总= +
3. 物理学中，将有用功跟总功的 叫做机械效率。如果用η表示机械效率，那么有
η=
4. 有用功一定时，减小额外功， 机械效率η。如提升重物 时，
摩擦， 动滑轮的重力。
课堂导学
一、力
1．无论是否使用滑轮，钩码都被提升了，这部 ( http: / / www.21cnjy.com )分功必须要做的，叫做 功。用 表示。若用滑轮组提升钩码，我们还不得不克服动滑轮本身所受重力以及摩擦力等因素的影响而多做一些功，这部分功叫做 功，用 表示。www.21-cn-jy.com
2.有用功与额外功之 是总共做的功，叫做 功，用 表示。
W总= +
3. 物理学中，将有用功跟总功的 叫做机械效率。如果用η表示机械效率，那么有
η=
4. 有用功一定时，减小额外功， 机械效率η。如提升重物 时，
摩擦， 动滑轮的重力。
5．额外功一定时，增大 功，如同一滑轮组， 提升重物重力。
教师引导、学生归纳小结
课堂练习
1. 关于机械效率，下面说法正确的是（ ）
A．功率越大的机械，机械效率越高
B．机械效率越高的机械越省力
C．机械效率越低的机械，做的功就越少
D．由于有用功总小于总功，机械效率总小于1
2. 如图所示，工人师傅用150N的力将重200N的物体匀速提升1m，在此过程中滑轮组的机械效率是（ ）21世纪教育网版权所有
A.80%
B.62.5%
C.66.6%
D.20%
( http: / / www.21cnjy.com )
3. 下列叙述中能够提高机械效率的是（ ）
A．增加有用功
B．减小机械间的摩擦
C．减小总功
D．使用最省力的机械
4. 如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不计，在物体匀速上升的过程中（ ）21教育网
A．甲图省力，机械效率甲图大
B．甲图省力，机械效率一样大
C．乙图省力，机械效率乙图大
D．乙图省力，机械效率一样大
( http: / / www.21cnjy.com )
5. 如图所示，工人利用动滑轮吊起一袋沙的过程中，做了300J的有用功，100J的额外功，则该动滑轮的机械效率为（ ）21cnjy.com
A．75％
B．66.7％
C．33.3％
D．25％
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参考答案：
课前导学：
1．有用、W有、额外、W额。2.和、总、W总。W有、W额3. 比值、。
4.提高、一定、减小、减小。
课堂导学
1．有用、W有、额外、W额。2.和、总、W总。W有、W额3. 比值、。
4.提高、一定、减小、减小。
5．有用、增大。
课堂练习：
1．D。2．C。3．B。4.B。5.A。
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12.3 机械效率
岳阳市第十中学 高文超
人民教育出版社义务教育教科书物理（八年级下册）
教学目标
1.知识与技能
（1）能结合实例分析什么是有用功、额外功和总功。
（2）明确机械效率是描述做功效率的物理量。能利用机械效率的公式进行简单的计算。
（3）能设计实验，测定某种简单机械的机械效率。
教学目标
2.过程与方法
（1）通过探究使用动滑轮的特点，知道使用机械就要做额外功。
（2）通过实验与讨论，认识提高机械效率的主要方法。
教学目标
3.情感态度与价值观
知道提高机械效率的实际意义和方法，有合理改进机械、提高效率的意识，增强将科学服务于人类的责任感。
教学重点
机械效率的概念和有关计算。
教学难点
测量滑轮组的机械效率。
效率
生活中我们常常会遇到“效率”这个词，例如学习效率、工作效率等。利用机械帮助我们完成某项任务，也涉及效率问题，我们称为机械效率。要研究机械效率，就要先研究使用机械做功的情况。
一、有用功和额外功
不使用机械做功直接提升物体做功，与使用机械提升物体做功时做的功相同吗？
演示 使用动滑轮是否省功
1.如图甲，用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，计算所做的功。
2.如图乙，用弹簧测力计并借助一个定滑轮将同样的钩码缓慢提升相同的高度，再次计算拉力所做的功。
演示 使用动滑轮是否省功
这两次拉力所做的功一样吗？为什么？
实验结果表明，虽然在两次实验中钩码提升相同的高度，但第二次拉力做的功反而要多一些。这说明，尽管使用动滑轮会省力，但由于滑轮本身所受的重力以及摩擦等因素的影响，我们要多做功。
有用功、额外功、总功
在上面的实验中，无论是否使用滑轮，钩码都被提升了，这部分功必须要做的，叫做有用功。用W有 表示。若用滑轮组提升钩码，我们还不得不克服动滑轮本身所受重力以及摩擦力等因素的影响而多做一些功，这部分功叫做额外功，用W额 表示。有用功与额外功之后是总共做的功，叫做总功，用W总 表示。W总=W有+W额
二、机械效率
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所占比例越少越好。物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率。如果用η表示机械效率，那么有
η =╳100%
二、机械效率
机械效率 η =╳100%
使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总小于总功，所以机械效率总是小于1的。机械效率通常用百分数表示。
例题 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为3.4╳104J，起重机的机械效率是多少？g取10N/kg。
解： 起重机匀速提升重物所用力与物体所受重力大小相等
F=G=mg=0.5╳103kg╳10N/kg=5╳103N
解： 起重机匀速提升重物所用力
F=G=mg=0.5╳103kg╳10N/kg=5╳103N
起重机提升重物所做功是有用功
W有=Fh=5╳103N╳3m=1.5╳104J
起重机的电动机所做功是总功
W总=3.4╳104J
因此，起重机的机械效率
η=╳100%=╳100%=44%
答： 这台起重机的机械效率为44%。
起重机的效率一般为40%~50%，抽水机的机械效率一般为60%~80%。
下面我们通过实验测量滑轮组的机械效率。实验之前应该考虑：需要测量哪几个量？怎样计算有用功？怎样计算总功？
分析：根据机械效率
η=╳100%=╳100%
需要测量物体的重力G，提升高度h，拉力F和拉力移动的距离s四个量。
有用功W有=Gh，总功W总=Fs。
实验 测量滑轮组的机械效率
1.用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格。
2.按照图按照滑轮组，分别记下钩码和绳端的位置。
实验 测量滑轮组的机械效率
3.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，将三个量填入表格。
实验 测量滑轮组的机械效率
4.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。
进行实验收集证据
次数 钩码重力G/N 提升高度h/m 有用功W有/J 拉力F/N 移动距离s/m 总功W总/J 机械效率η
1
2
3
1
0.5
0.1
0.3
0.1
0.15
66%
0.7
1.5
0.1
0.3
0.15
0.21
71%
2
0.85
0.1
0.3
0.2
0.26
77%
分析与论证
次数 钩码重力G/N 提升高度h/m 有用功W有/J 拉力F/N 移动距离s/m 总功W总/J 机械效率η
1
2
3
1
0.5
0.1
0.3
0.1
0.15
66%
0.7
1.5
0.1
0.3
0.15
0.21
71%
2
0.85
0.1
0.3
0.2
0.26
77%
同一滑轮组，增大提升物重，可以提高滑轮组的机械效率。
提高机械效率的措施
根据 η==
1. 有用功一定时，减小额外功，提高机械效率η。
2. 额外功一定时，增大有用功，提高机械效率η。
1.有用功一定时，减小额外功，如提升重物相同时，减小摩擦，减小动滑轮的重力。
2.额外功一定时，增大有用功，如同一滑轮组，增大提升重物重力。
提高滑轮组机械效率的措施
滑轮组总功W总=Fs=F nh。
3.机械效率
1.有用功：W有=Gh
2.总功：W总=Fs=W有+W额
滑轮组机械效率的几个重要公式
提高机械效率可充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要意义 。
提高机械效率的主要办法是改进结构，使它更合理，更轻轻。在使用中按照技术规程经常保养，使机械处于良好的状态，对提高机械效率也有重要作用。
1.如图所示，工人师傅用250N的力将重400N的物体匀速提升1m，在此过程中滑轮组的机械效率是（ ）
A.80% B.62.5% C.125% D.20%
解：有用功W有=Gh=400N×1m=400J
总功W总=Fs=Fnh=250N×2×1m=500J
机械效率
习题精选
1.如图所示，工人师傅用250N的力将重400N的物体匀速提升1m，在此过程中滑轮组的机械效率是 （ ）
A.80%
B.62.5%
C.125%
D.20%
A
习题精选
2.如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，忽略摩擦力，在物体匀速上升的过程中（ ）
A.甲省力，机械效率甲大 B.甲省力，机械效率一样大
C.乙省力，机械效率乙大 C.乙省力，机械效率一样大
解：有用功W甲有=G物h= W乙有
机械效率
额外功W甲额=G动h= W乙额
总功W总=W甲额+W甲额= W乙总
2.如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不计，在物体匀速上升的过程中（ ）
A.甲图省力，机械效率甲图大
B.甲图省力，机械效率一样大
C.乙图省力，机械效率乙图大
C.乙图省力，机械效率一样大
B
1.有用功W有：实际需要做的功。
2.额外功W额：实际不需要，但又不得不做的功。
3.总功W总：有用功与额外功之和。
4.机械效率：有用功跟总功的比值。
η=╳100%
5.提高机械效率：增大有用功，减小额外功。
学到了什么？
1.关于机械效率，下面说法正确的是（ ）
A．功率越大的机械，机械效率越高
B．机械效率越高的机械越省力
C．机械效率越低的机械，做的功就越少
D．由于有用功总小于总功，机械效率总小于1
D
达标练习
2.如图所示，工人师傅用150N的力将重200N的物体匀速提升1m，在此过程中滑轮组的机械效率是（ ）
A.80%
B.62.5%
C.66.6%
D.20%
C
达标练习
3.下列叙述中能够提高机械效率的是（ ）
A．增加有用功
B．减小机械间的摩擦
C．减小总功
D．使用最省力的机械
B
达标练习
4.如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不计，在物体匀速上升的过程中（ ）
A．甲图省力，机械效率甲图大
B．甲图省力，机械效率一样大
C．乙图省力，机械效率乙图大
D．乙图省力，机械效率一样大
B
达标练习
5.如图所示，工人利用动滑轮吊起一袋沙的过程中，做了300J的有用功，100J的额外功，则该动滑轮的机械效率为（ ）
A．75％
B．66.7％
C．33.3％
D．25％
A
达标练习
6.如图所示，工人利用动滑轮吊起一袋沙的过程中，做了300J的总功，100J的额外功，则该动滑轮的机械效率为（ ）
A．75％
B．66.7％
C．33.3％
D．25％
B
达标练习
7.利用相同的滑轮，组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，用同样的时间，把质量相等的重物G 提升了相同的高度，所用的拉力分别为F甲、F乙，拉力做的功分别为Ｗ甲、W乙，拉力的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别是η甲、η乙（忽略绳重与摩擦），下列关系式正确的是（ ）
Ａ．F甲＜F乙 η甲=η乙
Ｂ．F甲＞F乙 η甲＞η乙
Ｃ．Ｗ甲＞W乙 P甲＞P乙
Ｄ．Ｗ甲＜W乙 P甲=P乙
A
达标练习
8.如图所示甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度。若G1＝G2，所用竖直向上的拉力分别为F1和F2，拉力做功的功率分别为P1和P2，两装置的机械效率分别为η1和η2（忽略绳重和摩擦），则正确的是（ ）
A．F1＞F2 η1＜η2 P1＜P2
B．F1＞F2 η1＝η2 P1＝P2
C．F1＜F2 η1＜η2 P1＜P2
D．F1＜F2 η1＞η2 P1＞P2
B
达标练习
谢谢！
再见！
