(共14张PPT)
机械效率（一）
三种情况下，人分别对哪些物体做功？
（忽略绳重与摩擦）
方法一：
人对桶做功、人对砂子做功、人对自己做功
W桶=G桶h=20N×6m=120J
W砂=G砂h=100N×6m=600J
W人=G人h=400N×6m=2400J
砂子重100N
桶重20N
口袋5N
动滑轮重10N
人重400N
方法二：
人对桶做功、人对砂子做功、人对动滑轮做功
W桶=G桶h=20N×6m=120J
W砂=G砂h=100N×6m=600J
W动=G动h=10N×6m=60J
砂子重100N
桶重20N
口袋5N
动滑轮重10N
人重400N
方法三：
人对口袋做功、人对砂子做功、人对动滑轮做功
W袋=G袋h=5N×6m=30J
W砂=G砂h=100N×6m=600J
W动=G动h=10N×6m=60J
砂子重100N
桶重20N
口袋5N
动滑轮重10N
人重400N
在上述三种方法中，哪些功是必须做的功，哪些功是不需要但又不得不做的功？
必须做的功：人对砂子做的功
不需要但又不得不做的功：人对桶做的功、人对动滑轮做功、人对自己做功、人对口袋做功
3、总功：人的拉力F（动力）对动滑轮（机械）所做的功
1、有用功：必须做的功
2、额外功：不需要但又不得不做的功
W总＝W有用＋W额外
总功
=
有用功
＋
额外功
一、有用功、额外功和总功
砂子重100N
桶重20N
口袋5N
动滑轮重10N
人重400N
请找出有用功、额外功和总功分别是多少？
（忽略绳重与摩擦）
讨论：
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？
如果桶掉进井里，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？
总
功
人提供的能量
有用功
额外功
砂子增加的重力势能
动滑轮、桶增加的重力势能
思考：你能从能量转化的角度，对上述实例中的各种功进行分析吗？
摩擦产生的内能
二、机械效率
（1）定义：有用功跟总功的比值叫机械效率
思考：1、机械效率可能大于1吗？
2、起重机的机械效率是60%，它表示什么意思？
5、下列说法正确的是（
）
Ａ.机器效率越高越省力
Ｂ.机械效率越高，机械的功率就越大
Ｃ.机械效率越高，做有用功越多
Ｄ.机械效率越高，有用功占的比例越多
D
计算人使用动滑轮提升砂子的机械效率
W桶=G桶h=20N×6m=120J
W砂=G砂h=100N×6m=600J
W动=G动h=10N×6m=60J
砂子重100N
桶重20N
口袋5N
动滑轮重10N
人重400N
（摩擦、绳重不计）
7、如图所示的滑轮组将重物匀速提高0.5米，人对绳的拉力是600牛，已知物重1000牛，求：
(1)绳的自由端被拉下的长度
(2)拉力做的有用功
(3)拉力做的总功
(4)此滑轮组的机械效率。(共22张PPT)
W有用=
W总=
W额外：
G物h物
FS拉
克服动滑轮重、绳重、摩擦所做的功
η=
W有用=
W总=
W额外：
fS物
FS拉
克服摩擦所做的功
η=
机械效率（四）
——杠杆机械效率
利用杠杆提升重力是G的钩码，弹簧测力计的示数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2，有用功是多少？总功是多少？机械效率如何表达？
W有用=Gh1
W总=Fh2
η=W有用/W总=G物h1/Fh2
W有用=Gh1
W总=Fh2
η=W有用/W总=G物h1/Fh2
杠杆有自重
绳与杠杆间存在摩擦
额外功的来源
能否用数学中相似三角形的知识推导h1/h2的大小？
h1/h2=OA/OB
猜测影响杠杆机械效率的因素
G物
G杆、f
h1、h2
额外功一定时，有用功越大，机械的机械效率越高
有用功一定时，额外功越小，机械的机械效率越高
杠杆的机械效率与提升重物上升的高度无关
提出问题：杠杆机械效率与
的关系
建立假设：
。
实验原理：
。
待测物理量：
。
提升物体重力
提升物体的重力越大，机械效率越高
η=W有用/W总=
G物h1/Fh2
=G物OA/FOB
G物、OA、F、OB
探究杠杆的机械效率的影响因素
小组讨论实验操作方案：
使用同一杠杆，在同一悬挂点分别竖直向上提升一个钩码（G1）、两个钩码（G2）、
三个钩码（G3）到相同的高度（5Cm)，记录弹簧测力计的示数为F1、F2、F3，计算机械效率比较并得出结论。
次数
物重
G/N
A点上升高度
h1/cm
拉力
F/N
B点上升高度
h2/cm
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械
效率
η
1
5Cm
10Cm
2
5Cm
10Cm
3
5Cm
10Cm
结论：
。
同一杠杆，提升物体的重力越大，机械效率越大
1
0.6
0.05
0.06
83.3%
2
1.1
0.1
0.11
90.9%
3
1.6
0.15
0.16
93.8%
能否用学过的知识加以推导说明
使用同一杠杆，重物升高的高度不变，杠杆升高的高度也不变，所以杠杆克服自重做的额外功不变，而提升重物的重力变大，有用功变大，机械效率提高。
使用同一杠杆，在同一悬挂点分别竖直向上提升一个钩码（G1）、两个钩码（G2）、
三个钩码（G3）到相同的高度（5Cm)，记录弹簧测力计的示数为F1、F2、F3，计算机械效率比较并得出结论。
能否用学过的知识加以推导说明杠杆自重越小，机械效率越大
使用轻质杠杆，提升相同重物，重物升高的高度不变，杠杆升高的高度也不变，杠杆克服自重做的额外功减小，有用功不变，机械效率提高。
①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；
?②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升（保持0点位置不变），在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A．B两点上升的高度为h1、h2
（1）杠杆机械效率的表达式为η=
。（用已知或测量的物理量符号表示）
（2）本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是：
。
次数
钩码悬挂点
钩码总重G/N
钩码移动距离h/m
拉力F/N
测力计移动距离s/m
机械效率η/%
1
A点
2.0
0.10
1.0
0.30
66.7
2
C点
2.0
0.15
1.2
0.30
83.3
（3）若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将_________
（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（4）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、C两点，测量并计算得到下表所示的两组数据：
例题1：小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时竖直向上拉动杠杆，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。（支点和杠杆的摩擦不计）
问：重为5N的钩码挂在重为2N的杠杆上的A点时，人的拉力F为4N。钩码上升0.3m时，动力作用点C上升0.5m，此时机械效率η为多大？
O
A
A
B
C
C
F
F
例题3：小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时竖直向上拉动杠杆，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。（支点和杠杆的摩擦不计）
问：重为5N的钩码挂重为2N的杠杆上的B点时，人的拉力F为2N。钩码上升0.3m时，动力作用点C上升1.5m，此时机械效率η为多大？
能否用学过的知识加以推导说明
使用同一杠杆，提升相同重物，重物悬挂点远离支点，重物升高的高度不变，杠杆升高的高度减小，杠杆克服自重做的额外功减小，有用功不变，机械效率提高。
使用同一杠杆，在不同一悬挂点（A、C）分别竖直向上提升一个钩码（G1）到相同的高度(5Cm)，记录弹簧测力计的示数为F1、F2，计算机械效率比较并得出结论。
能否用学过的知识加以推导说明
使用同一杠杆，提升相同重物，重物悬挂点远离支点，重物升高的高度变大，杠杆升高的高度不变，杠杆克服自重做的额外功不变，有用功变大，机械效率提高。
使用同一杠杆，在不同一悬挂点（A、C）分别竖直向上提升一个钩码（G1），使B点移动相同的距离（30Cm),记录弹簧测力计的示数为F1、F2，计算机械效率比较并得出结论。
影响杠杆机械效率的因素
G物
G杆、f
重物悬挂点
额外功一定时，有用功越大，机械的机械效率越高
有用功一定时，额外功越小，机械的机械效率越高
重物悬挂点离支点越远，机械效率越高
练习：工人用一根杠杆提升一桶油，他用250N向下的拉力拉过1.2m，油桶上升30cm，若杠杆的机械效率为90%，则油桶重为_____N
校本P68
练习
15.用杠杆来撬一重2400N的大石块，当手在5s内用300N的力按杠杆，将杠杆一端压下1.6m时，大石块被举高多少？（不计杠杆重和摩擦）
校本P70
T15
精彩B本P36
T16
小组讨论实验操作方案：
使用同一杠杆，在同一悬挂点分别竖直向上提升一个钩码（G1）、两个钩码（G2）、
三个钩码（G3）到相同的高度（5Cm)，记录弹簧测力计的示数为F1、F2、F3，计算机械效率比较并得出结论。
次数
物重
G/N
A点上升高度
h1/cm
拉力
F/N
B点上升高度
h2/cm
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械
效率
η
1
5Cm
10Cm
2
5Cm
10Cm
3
5Cm
10Cm
结论：
。
同一杠杆，重物悬挂点相同，提升物体的重力越大，机械效率越大
能否用学过的知识加以推导说明
使用同一杠杆，重物悬挂点不变，重物升高的高度不变，杠杆升高的高度也不变，所以杠杆克服自重做的额外功不变，而提升重物的重力变大，有用功变大，机械效率提高。
使用同一杠杆，在同一悬挂点分别竖直向上提升一个钩码（G1）、两个钩码（G2）、
三个钩码（G3）到相同的高度（5Cm)，记录弹簧测力计的示数为F1、F2、F3，计算机械效率比较并得出结论。
能否用学过的知识加以推导说明杠杆自重越小，机械效率越大
使用轻质杠杆，提升相同重物，重物悬挂点不变，重物升高的高度不变，杠杆升高的高度也不变，杠杆克服自重做的额外功减小，有用功不变，机械效率提高。(共19张PPT)
机械效率（三）
例1、如图滑轮组，动滑轮重10牛，提升100牛的重物时，它的机械效率是多少？提升200牛的重物时，它的机械效率又是多少？（不计摩擦和绳重）
校本P66
计算公式一:η=
G物/
G物+G动
只有在不计摩擦和绳重时可用
由同一滑轮组提升重物，若被提升重物越重，机械效率越高
。（绳重和摩擦不计）
证明一
证明二
由同一滑轮组提升重物，动滑轮越重，机械效率越低。
（绳重和摩擦不计）
例2、用下图所示的滑轮组吊起重物，不计绳重和摩擦。
（1）当物重为150N时，绳端所用的拉力是60N，此时滑轮组的机械效率是多少？
（2）当所吊重物为300N时，10s内重物被匀速提高2m时，绳端拉力做功的功率是多少？此时滑轮组的机械效率是多少？
计算动滑轮重
G动=nF-G物
计算公式二：η=W有用/W总=G物h/FS
不变：也是改变物重
变：未知滑轮重
变形公式：η=
G物/Fn
探究
小熊和小金用同样的滑轮组，同样的绳子（在承受范围内）去提升相同的重物，机械效率一样吗？
提出问题：探究滑轮组机械效率与
的关系
建立假设：
。
实验原理：
。
待测物理量：
。
滑轮组的绕线方式
可能吊着动滑轮的绳子股数越多，机械效率越高
η=W有用/W总=G物h/FS
G物、h、F、S
使用同一个滑轮组用不同的绕线方式，分别匀速竖直向上提升三个钩码到相同的高度，在表格中记录数据
次数
物重
G/N
物体上升的高度h/cm
绳端
拉力
F/N
绳端移动的距离s/cm
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械
效率
η
1
2
结论：
·
探究滑轮组机械效率与绕线方式关系
小组讨论实验操作方案：
同一滑轮组，提升相同的物体，机械效率与绕线方式无关
2
10
1.2
20
2
10
0.8
20
在学习了简单机械的知识后，同学们就开始讨论滑轮组的省力情况与它的机械效率是否有关。小明认为滑轮组越省力，效率越高；小丽同学认为滑轮组的机械效率与是否省力无关。请你以一个定滑轮和一个动滑轮为例图中画出绕法，并推导滑轮组的机械效率是否与它的省力情况有关（不计绳重及绳与滑轮之间的摩擦）。
证明三
F2
F1
C
C
因为F1>F2，η1=η2，
说明滑轮组的机械效率与是否省力无关
（与动滑轮上绳子股数无关）
同理可证与物体被提升的高度、物体提升的速度无关
G
F
G
F
动滑轮个数较少，自重轻，绳子股数少，摩擦也小，额外功较少
动滑轮个数较多，绳子股数多，额外功较多
将相同重物提升相同
高度，做有用功相同
故左边的机械效率大
用不同的滑轮组提升相同的物体
哪个效率高
例1、如图滑轮组，平均每个动滑轮重10牛，都去提升200牛的物体，它们的机械效率分别是多少？
（不计摩擦和绳重）
不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮个数越少的机械效率越大
１、减小动滑轮自重来减少额外功（有用功不变时）
3、增加提升物体的重力来增加有用功（额外功不变时）
2、减小机械间的摩擦力来减少额外功（有用功不变时）
其它条件相同，减小额外功或增大有用功。
归纳：提高滑轮组机械效率的方法
F
(校本P72例1)用相同的滑轮和绳子分别组成如图的甲、乙两个滑轮组，把相同的重物匀速提升相同的高度．则F1_____F2甲、乙两滑轮组的机械效率分别为η甲、η乙，拉力对滑轮组所做的功分别为W甲、W乙．若不计绳重及摩擦，则η甲______η乙，W甲______W乙．（填“大于”、“等于”或“小于“）
小于
等于
等于
(校本P72例2)如图所示，用定滑轮和动滑轮分别将质量相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度，不计绳重与摩擦，且动滑轮重G动小于物体的物重G，甲图中拉力做的功为W甲，乙图中拉力做的功W乙，则所用的拉力F甲______F乙（选填“＞”、“＜”或“=”，下同），W甲______W乙，其机械效率η甲______η乙．
A
6、使用下面的滑轮组，用拉力F匀速拉动重为G的物体水平移动的距离为L，有用功是多少？总功是多少？额外功是多少？
校本P68-6
6.如图所示，小刚用如图所示的动滑轮，拉着物体M以0.5
m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，物体重20
Ｎ，它受到的摩擦力是物重的0.2倍，水平拉力为25
Ｎ。2
s内拉力做的功是
Ｊ，该动滑轮的机械效率是
。
校本P73
例1．用如图所示滑轮组拉着一重为100牛的物体A沿水平面做匀速运动，所用拉力F的大小为40牛。
（1）不计轮和绳的重力以及摩擦，求：物体A所受的摩擦力。
（2）若滑轮组的机械效率为80%，求：物体A所受的摩擦力。
校本P73-例题1
练习2：如图所示，用一滑轮组拉着重8×104牛的汽车沿水平方向匀速移动，汽车所受的阻力为车重的0.03倍，此滑轮组的机械效率为80%。
（1）求拉力F为多少牛？
（2）若汽车移动的速度为0.2米/秒，1分钟内拉力F所做的功（滑轮和绳的自重不计，且绳足够长）
校本P69(共11张PPT)
G物—提升物体的重力
h—物体上升的高度
F—拉力
S—绳子自由端移动的距离
η=
W有用/W总
=
G物h/FS
求吊车滑轮组
的机械效率η
克服动滑轮重、绳重、摩擦阻力所做的功
克服物体重所做的功Gh
吊车提供的能量（动力做的功）
机械效率越大，意味着机械工作时能量的利用率越高
滑轮组的机械效率的影响因素有哪些？请你建立合理的假设，并说明依据
1、与G物有关
G物越大，W有用越大，机械效率越大
2、与G动有关、G绳有关、与f有关
G动越大，
G绳越大、
f
越大，W额外越大，机械效率越小
3、与h、S有关
4、与n有关
使用同一套滑轮组分别匀速竖直向上提升一个钩码、两个钩码、三个钩码到相同的高度，在表格中记录数据
次数
物重
G/N
物体上升的高度h/cm
绳端
拉力
F/N
绳端移动的距离s/cm
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械
效率
η
1
2
3
结论：
·
探究滑轮组机械效率与物重关系
小组讨论实验操作方案：
同一滑轮组，提升物体的重力越大，机械效率越大
思考：测滑轮组的机械效率为什么要匀速拉动时读数而不是静止时读数？
静止时绳子与滑轮之间相对静止没有摩擦力，测得的拉力比匀速拉动时小，机械效率会偏大
由同一滑轮组提升重物，若被提升重物越重，机械效率越高
。（绳重和摩擦不计）
η=W有用/W总=G物h/(G物h+G动h)
=G物/（G物+G动）
对公式η=W有用/W总进行推导证明
公式推导：η=W有用/W总
=G物h/FS=
G物h/Fnh=
G物/Fn
滑轮组的机械效率与提升重物上升的高度无关
例1、用如下图所示的滑轮组吊起重物，不计绳重和摩擦
（1）当物重为150N时，绳端所用的拉力是60N，此时滑轮组的机械效率是多少？
（2）当所吊重物为300N时，10s内重物被匀速提高2m时，绳端拉力做功的功率是多少？此时滑轮组的机械效率是多少？
计算动滑轮重
G动=nF-G物
例2、如图滑轮组，动滑轮重10牛，提升100牛的重物时，它的机械效率是多少？提升200牛的重物时，它的机械效率又是多少？（不计摩擦和绳重）
计算滑轮组机械效率的公式
1、η=W有用/W总=G物h/FS
2、η=
G物/Fn
3、η=
G物/(G物+G动)
只有在不计摩擦和绳重时可用
