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第4节
简单机械
第5课时
浙教版
初中
复习：
2、这些能省力的机械能否省功呢?
1、你学过哪些能够省力的简单机械？
省力杠杆、动滑轮、滑轮组
使用任何机械都不能省功
1.有用功（W有用）：为了达到工作目的，必须做的功
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
3.总
功（W总）：
动力所做的所有功
即有用功与额外功的总和
W总
=
W有用
+
W额外
有用功和额外功
分析：用水桶提水上3楼时，人做的有用功、额外功、总功。
对水做功
对空桶做功
克服自身重力做功
并不需要做，但
又不得不做的功
对人们有用
必须做的功
他们的目的是：
把水提上三楼
有用功
额外功
总功为有用功和额外功的总和。
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。
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。
思考：
思考：要把重100N的沙子运上三楼。有下列三种办法。同学们讨论一下：哪种办法最好，哪种办法最不好，为什么？
W有用1
=
G沙
h
W额外1
=（G桶
+
G人）h
W总1
=（W有用1
+
W额外1）
方法1：
=
100N×6m
=
600J
=
(20N+400N)×6m
=
2520J
=
3120J
方法2：
方法3：
W有用2
=
G沙
h
=…=
600J
W额外2
=（G桶
+
G轮）h
W总2
=（W有用2
+
W额外2）
=
(20N+10N)×6m
=
180J
=
780J
W有用3
=
G沙
h
=
600J
W额外3
=（G袋
+
G轮）h
W总3=（W有用3+W额外3）
=
(5N+10N)×6m
=
90J
=
690J
方法3最好，方法1最不好
有用功
无论采取那种方法都必须做的功。即：为达到目的所必须做的功。
（1）举高重物时：
W有用=G物·h
W有用=f摩擦·S物
（2）在粗糙水平面上移动物体时：
额外功
（1）克服机械自重做功
W额外=G动滑轮·h
使用动滑轮或滑轮组时：
（2）克服机械间的摩擦做功
使用斜面时：
W额外=f摩擦·L
总功
动力对机械所做的功。（有用功和额外功的和等于总功。）
W总=W有用+
W额外
公式（1）
：
公式（2）
：
W总=F·S
F：作用在机械上的动力
S：动力作用点移动的距离
机械效率
（1）机械效率通常用百分数表示，没有单位.
1.
定义：有用功跟总功的比值叫机械效率（η）
（2）机械效率总小于1
.
（因为有用功总小于总功）
2.
公式：
%
3.
特点：
计算上述三种提沙方法中的机械效率η分别为多少？
η2
=
W有用2
W总2
=
600J
780J
=
76.9%
η3
=
W有用3
W总3
=
600J
690J
=
87.0%
η1
=
W有用1
W总1
=
600J
3120J
=
19.2%
有用功相同，额外功越少机械效率越高
提升
移动
例：用一动滑轮将400N的货物匀速提高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？
已知：G=400N
h=2m
S=4m
F=250N
求：
W有用
W额外
W总
η
W额外=
W总
—W有用
=1000J－800J=200J
思考：
1、起重机的机械效率是60%，它表示什么意思？
1.使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比60%
2.也可以说有用功在总功中占有60%，另外额外功占40％
有用功所占总功的比例越大，机械效率越高。
2、机械功率与机械效率有什么区别？
机械功率是描述做功快慢的科学量，他的单位是瓦特；
而机械效率是描述有用功占总功的比值，无单位。
3、影响动滑轮的机械效率的因素有哪些？
减轻动滑轮自重
减小滑轮转轴间的摩擦力
增加提升的物重。
减轻绳重
4、如何提高动滑轮的机械效率？
①动滑轮自重、滑轮摩擦、绳重
②提升的物体重力
机械效率是表示机械性能的一项重要指标。一般的滑轮组的机械效率为50%～70%，起重机的机械效率是40%～50%，抽水机的机械效率为60%～80%。
在使用机械时，总是尽可能减小额外功以提高机械效率。提高机械设备的机械效率有着重要的现实意义。
提高机械效率的方法
（1）减小摩擦
（2）减小机械本身的重力
（3）技术改造，提高机械性能
简单机械——斜面
思考：斜面可以省力吗？
用如图所示两种方法提升同一重物到相同的高度，拉力的大小与重力的关系如何？
利用斜面可以省力
利用斜面可以更省力地将货物从低处搬运到高处。
例：盘山公路；
利用斜面搬运重物等。
斜面作为一种简单机械，使用时也同样存在着一个效率高低的问题。
活动：
测量斜面的机械效率
1．如图所示，将1块长木板的一端
垫高，构成一个斜面，用刻度尺测
出斜面的长s
和斜面的高度h。
2．用弹簧测力计测出小车的重力。
3．用弹簧测力计沿着斜面把小车从斜面底端匀速拉到顶端，读出弹簧测力计的读数。
4．改变斜面的倾斜程度，重复上述步骤2次。
5．将测量结果记录在下面的表格中。
注意：
①要匀速拉动物体;
②拉力要与斜面平行;
③及时记录数据。
得出结论：对光滑程度相同的斜面，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高。
斜面的倾斜程度
小车重力G（牛）
斜面高度h（米）
沿斜面拉力F（牛）
斜面长s（米）
有用功
W有用（焦）
总功W总（焦）
机械效率η
较缓
较陡
最陡
例：斜面高10cm，长为50cm，把一质量为100kg的物体，沿斜面拉上顶部，所用时间是４s，需用的拉力为300Ｎ，求：
（1）此过程做的有用功多大？总功多大？
（2）所做有用功的功率是多大？
（3）斜面的机械效率？
Ｆ
100J
;
150J
(2)
66.7%
(3)
25W
解：
（1）因为G=mg=100kg×10N/kg=1000N，h=0.1m，
所做的有用功为：W有用=Gh=1000N×0.1m=100J
由于F=300N，s=0.5m，
拉力F对物体做的总功为：W总=Fs=300N×0.5m=150J，
（2）有用功率为：P=W有/t=100J/4s=25W。
（3）斜面的机械效率为：
η=W有/W总×100%=100J/150J×100%≈66.7%。
答：（1）有用功100J；总功150J。（2）有用功的功率为25W。（3）斜面的机械效率66.7%。
课堂小结
机械效率
一、机械的三种功：
有用功——有利用价值的功。
总功——动力对机械所做的功。
额外功——对人们无利用价值而又不得不做的功。
二、机械效率：
1、定义：有用功与总功的比值。
三、斜面
2、公式讨论：
1、下面说法中是否正确？
1）有用功越多，机械效率越高（
）
2）额外功越少，机械效率越高（
）
3）物体做功越慢，机械效率越低（
）
4）做总功越多，机械效率越低（
）
5）做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高（
）
6）做相同的总功时，有用功越多，机械效率越高（
）
7）机械效率越高，越省力（
）
√
√
×
×
×
×
×
课堂练习
F甲
G
F乙
G
甲
乙
2、用它们分别将重相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度，所用的拉力分别为F甲、F乙，它们的机械效率分别为η甲、η乙。
则F甲_____F乙
η甲_____η乙（选填“＞”、“＜”或“＝”）
>
>
3、用一动滑轮将重200N的砂子提到9m高的脚手架上，所用力是120N，求有用功、总功、机械效率各是多少？
解：
已知：G=200N
h=9m
S=18m
F=120N
4、如图所示，用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度，提升A的过程滑轮组的机械效率较高，若不计绳重与摩擦的影响，则提升A的过程中（ ）
A．拉力较小
B．有用功较大
C．总功较小
D．额外功较小
B
5、利用如图所示装置将重为100N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端。已知斜面的长是5m，高是2m，拉力为F=50N，则该装置的机械效率为（
）
A.
40%
B.
50%
C.
80%
D.
100%
A
6、如图所示的斜面长6米、高2米。用沿斜面向上的拉力F把一个重力为150牛的物体，从斜面底端匀速拉到顶端，拉力F共做了450焦的功。拉力F的大小是
牛，物体与斜面间摩擦力的大小是
牛。
75
25
7、如图所示的简单机械是由固定的斜面和滑轮组成的．若斜面的长L与斜面高h的比值为2，整个机械的效率为80％，则使用该机械将重物沿斜面缓慢拉上的过程中，作用力F与重物所受重力G的比值为
。
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