课件39张PPT。第十一章 机械与功11.4 机械效率认识有用功和额外功 机械效率 测量滑轮组的机械效率课后作业逐点
导讲练课堂小结当堂检测1知识点认识有用功和额外功 三种方法提砂子时：
1. 对哪些物体做了功？
2. 哪一部分功是有价值的功？
3. 哪一部分功是无利用价值但又不得不做的功？提砂子上楼时也要把桶、袋子、动滑轮提上去，还要
对桶、袋子和动滑轮做功；另外绳和滑轮之间还有摩
擦，也需要做功；攀登时还要克服人自身的重力做功。
只有对砂子做的功是有价值的、是必须做的。提桶、
袋子、动滑轮，克服绳和轮之间的摩擦是无利用价值
但又不得不做的功。【分析】1. 有用功：有实用价值功，用W有用表示。
2. 额外功：没有实用价值但又不 得不做的功，
用W额表示。
3. 总功：有用功与额外功的总和，用W总表示。
W总= W有用+ W额外
注：(1)W总：对机械所施加的动力所做的功；
(2) W额外：克服机械自身重力和摩擦所做的功。【例1】不小心将水桶落入井中，要把水桶从井中捞出来，在捞出来的过程中，在水桶中带上来一部分水，此过程中对水做的功是________功，对水桶做的功是________功。额外有用从井中捞桶时，提起桶是我们的目的，对水桶做的功
是有用功，带上的水不是我们的需要，但又不得不做
的功，故对水做的功是额外功。1李玲同学值日时用水桶提水从一楼上到三楼，她做的有用功是( )
A．对桶所做的功
B．对水所做的功
C．对水和桶所做的功
D．对水、桶和人所做的功2如图所示的滑轮组，用100 N的拉力F在4 s内将重200 N的物体匀速提升1 m，则拉力F做的功为________J，有用功为________J，额外功为________J。2知识点机械效率请计算出有用功、额外功和总功分别是多少(不计摩擦)？
方案1：W有=G砂h=100 N×6 m=600 J
W额= G桶h+ G人h=20N×6m+400N×6m=2 512 J
W总= W有+ W额=600 J+2 512 J=3120 J
方案2：W有=G砂h=100 N×6 m=600 J
W额= G桶 h+G动 h=20 N×6 m+10 N×6 m=180 J
W总= W有+ W额=600 J+180 J=780 J
方案3：W有=G砂h=100 N×6 m=600 J
W额= G袋h+ G动h=5 N×6 m+10 N×6 m=90 J
W总= W有+ W额=600 J+90 J=690 J活动1: 上述的三种办法中有用功在总功中占的百分比哪一个大？是百分比大的方案好些还是百分比小的好些？
方案1：
方案2：
方案3：活动2：1. 定义：有用功跟总功的比值，叫做机械效率。
2.数学表达式： η＝
机械效率通常用百分数表示，机械效率没有单位，由
于Ｗ总＞Ｗ有用 ，所以η＜1。
有没有机械效率为100%的机械？
评判机械性能的标志，效率高，性能好。一些机械的机械效率：离心式水泵60%－80%柴油机28%－37%起重机40%－50%汽油机 22%－27%电动机 80%－90%燃气轮机 20%－30%蒸汽机6%－15%空气喷气发动机 50%－60%如何提高机械效率？
1. 减小机械自重
例如：动滑轮太重，使得滑轮组机械效率很低，换用
较轻滑轮就可提高其机械效率。
2. 减小机械间的摩擦力
例如：加强机械运动部位的润滑。
3. 增大物体的重量
在额外功不变的情况下增大有用功。【例2】一物体质量为18 kg，其所受重力为______N。如图所示，小明用定滑轮将该物体在4 s内匀速提高2 m，所用拉力为200 N。此过程中，小明做的有用功是________J，定滑轮的机械效率是________。(g取10 N/kg)36018090 %物体所受的重力G＝mg＝18 kg×10 N/kg＝180 N；
有用功W有用＝Gh＝180 N×2 m＝360 J；拉力作用点
通过的距离s＝h＝2 m，则拉力所做的功W总＝Fs＝
200 N×2 m＝400 J；则定滑轮的机械效率【解析】有用功是机械对物体所做的功，即不用机械直接用手
对物体做的功，即W有用＝Gh；总功是动力对机械所
做的功，即W总＝Fs。1小明用如图所示的滑轮组，将重为1.5 N的物体匀速提升到一定高度，在此过程中，手拉力的大小实际应该是( )
A．小于0.75 N B．等于0.75 N
C．大于0.75 N D．等于0.5 N2用如图所示的剪刀剪纸机械效率为80%，这表
示( )
A．若作用在剪刀的动力是1 N，则阻力是0.8 N
B．若作用在剪刀的阻力是1 N，则动力是0.8 N
C．若作用在剪刀的动力做功1 J，则有0.2 J的功用于剪纸
D．若作用在剪刀的动力做功1 J，
则有0.8 J的功用于剪纸3知识点测量滑轮组的机械效率讨论：
1. 测量滑轮组机械效率的原理是什么？2. 测量滑轮组机械效率需要测量的物理量有哪些？
G ---- 物体的重力
h ---- 物体升高的高度
F ---- 绳子自由端的拉力
s ---- 绳子自由端移动的距离
3. 测量滑轮组机械效率需要用到的器材有哪些？
刻度尺、钩码、弹簧测力计、滑轮组、铁架台等实验过程实验结论：
1. 用不同的滑轮组提升同一重物时，机械效率不同，
动滑轮多的做的额外功多，机械效率低。
2. 用同一滑轮组提升不同重物时，机械效率不同，重
物越重做的有用功多，机械效率高。
3. 滑轮组提升重物时，机械效率的高低与动滑轮重力、
摩擦力、以及提升物体的重力有关。
提高机械效率的途径：
(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。
影响滑轮组机械效率的因素
1. 滑轮组轮与轴及轮与绳之间的摩擦
2. 动滑轮的自重
3. 所提升的物重
4. 机械效率与省力多少无关、与功率大小无关、
与重物被提升的高度无关！【例3】(2013，辽宁锦州)在“探究滑轮组的机械效率”时，小明利用两组滑轮组进行了5次测量，用一个动滑轮和一个定滑轮测得前4组数据，用两个动滑轮和两个定滑轮测得第5组数据，测得数据如下表：(1)请根据前四组数据，在图甲中画出实验中滑轮组的绕绳方法。
(2)实验中应沿竖直方向______
拉动弹簧测力计。
(3)表格中编号①处数据应
为________；根据图乙
中弹簧测力计可知编号②数据应为________N。
(4)由表中第1、2组数据可知，同一滑轮组的机械效率与__________________无关。匀速66.71.6物体被提升的高度(5)由表中第3、4组数据可知，同一滑轮组的机械效率与摩擦和______________有关。
(6)有的同学认为：“机械越省力，它的机械效率越高”。你认为这句话是________的(填“正确”或“错误”)。你是用小明收集的数据中________两组数据对比分析来判断的。被提升的物重错误4、5(1)由前4组实验数据知，s＝3h，所以滑轮组由3段绳
子承担物重，因此应从动滑轮绕起。
(2)实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，这样
才能准确测出拉力的值。
(3) 由图知，
测力计的分度值为0.2 N，所以其示数为1.6 N。
(4)第1、2组数据，动滑轮重、钩码重相同，钩码被
提升的高度不同，机械效率相同，可知同一滑轮组的
机械效率与物体被提升的高度无关。【解析】(5)第3、4组数据，动滑轮、钩码被提升的高度相同，
被提升的钩码重不同，机械效率不同，可知同一滑轮
组的机械效率与摩擦和被提升的物重有关。
(6)由表格中数据知，第5组滑轮组由5段绳子承担物
重，
由计算知，第5组比第4组滑轮组省力，但机械效率更
低，所以“机械越省力，它的机械效率越高”的说法不
正确。滑轮组机械效率的高低与钩码重、动滑轮重、绳重、
摩擦等因素有关，实验探究过程中用到了控制变量法。
绕滑轮组时，先根据表格中s和h的倍数确定绳子的股
数，即n＝ s/h ，再根据“奇动偶定”的规律绕滑轮组。1(中考·苏州)如图所示，用同一滑轮按甲、乙两种方式匀速提升同一物体，物体重100 N，滑轮重25 N，绳重和摩擦不计。图甲中F甲＝________N，图乙装置的机械效率η乙＝________，若图乙中再加挂一物体，机械效率将________。2(中考·天津)利用如图所示的滑轮组，在5 s内将重为300 N的物体匀速向上提起0.2 m，竖直向上的拉力F为125 N，求：
(1)滑轮组的机械效率；
(2)拉力F的功率。一、功的分类
有用功：有实用价值的功
额外功：对人们没有利用价值而又不得不做的功。
总功：有用功加额外功的和
二、机械效率
定义：有用功跟总功的比值。
公式：η＝
三、测滑轮组的机械效率小勇用F＝4 N的拉力，用如图所示滑轮组拉着物体匀速前进了0.2 m，则绳子自由端移动的距离为________m，若物体与地面的摩擦力为9 N，则拉力F做的功为________J，有用功为________J，额外功为________J。1机械效率是描述做功过程中，有用功占________百分比的一个物理量，在实际做功过程中，机械效率η________(填“大于”“等于”或“小于”)100%。
电动机对水泵做了8×105 J的功，水泵把 5
×103 kg的水送到10 m高处，水泵做的有用功是________ J，水泵的机械效率是________。(g取10 N/kg)23(中考·泉州)如图所示，用甲、乙两种装置匀速提升同一重物，若每个滑轮重相同，不计摩擦及绳重。则下列说法正确的是( )
A．甲较省力，机械效率较低
B．乙较省力，机械效率较低
C．甲较省力，机械效率较高
D．乙较省力，机械效率较高4(中考·淄博)用如图所示的滑轮组在10 s内将300 N的重物匀速提升3 m，已知动滑轮重30 N，不计摩擦，则( )
A．利用滑轮组所做的有用功是450 J
B．绳子自由端移动的速度是0.9 m/s
C．拉力的功率是99 W
D．滑轮组的机械效率是80%5(中考·苏州)如图所示，在“测滑轮组机械效率”的实验中，若物体重6 N。
(1)实验时应沿竖直方向________拉动弹簧测力计。若物体上升高度为10 cm，此时弹簧测力计的示数如图所示，则滑轮组的机械效率是________；
(2)若仅增加物体的重力(不计摩擦)，该滑轮组的机械效率将________。6
