第5節(jié)

機(jī)械效率第十一章

簡單機(jī)械和功蘇科版（2024）九年級(jí)上冊(cè)同步備課1.由動(dòng)滑輪提升鉤碼活動(dòng)引出有用功、額外功、總功的概念。2.知道機(jī)械效率的概念，并學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)械效率。3.了解一些常用機(jī)械的機(jī)械效率；知道如何提高動(dòng)滑輪的機(jī)械效率。

1.想一想?生活中我們常常會(huì)遇到“效率”這個(gè)詞，例如學(xué)習(xí)效率、工作效率等，你知道它們的含義嗎？用機(jī)械幫助我們完成某項(xiàng)任務(wù)，也會(huì)涉及效率問題，我們稱為“機(jī)械效率”，你知道它的物理含義嗎？

現(xiàn)在將一箱書搬上三樓，小明和小華分別提供了兩種方法：小明的方案是把所有的書一起搬上樓；小華的方案是先搬一部分書上樓，再搬剩下的部分。

則用這兩種方案搬書的效率有什么不同?你搬的話，選用哪種方案？

2.議一議用動(dòng)滑輪把木料拉上三樓時(shí)，手拉繩所做的功與動(dòng)滑輪對(duì)木料做的功相等嗎?思考不相等。動(dòng)滑輪對(duì)木料做功：將鉤碼提升一定的高度。手拉繩所做功：①將鉤碼提升一定的高度；②克服摩擦力做功；③克服動(dòng)滑輪所受的重力做功。所以手拉繩所做功除了包含動(dòng)滑輪對(duì)木料做功外，還包含了以上②、③。知識(shí)點(diǎn)一：有用功、額外功、總功做一做1.

如圖所示，用彈簧測(cè)力計(jì)沿豎直方向勻速拉繩的一端，使掛在動(dòng)滑輪下面的鉤碼緩緩上升。

測(cè)量繩受到的拉力F

、

繩端移動(dòng)的距離s

、鉤碼所受的重力G

和鉤碼上升的高度h。2.

改變鉤碼的數(shù)量，重復(fù)上述步驟。3.

將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入自己設(shè)計(jì)的表格中。用動(dòng)滑輪提升鉤碼4.分別計(jì)算手拉繩做的功和動(dòng)滑輪對(duì)鉤碼做的功。比較兩者的大小，你有什么發(fā)現(xiàn)?請(qǐng)說明其中的原因?；顒?dòng)1:再探動(dòng)滑輪鉤碼所受的重力G/N鉤碼上升的高度h/m繩受到的拉力F/N繩端移動(dòng)的距離s/m動(dòng)滑輪對(duì)鉤碼做的功W1=Gh/J手拉繩做的功W2=Fs/J①②③實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)2.01.30.050.10.10.134.00.050.12.30.20.23實(shí)驗(yàn)結(jié)論3.00.051.80.10.150.18手拉繩做的功總大于動(dòng)滑輪對(duì)鉤碼做的功；原因：手拉繩所做功除了包含動(dòng)動(dòng)滑輪對(duì)鉤碼做的功外，還包含了克服摩擦力做功，克服動(dòng)滑輪所受的重力做功。

在上面的活動(dòng)中，將鉤碼提升一定的高度是我們的目的，所做的功叫作有用功，記為

W

有用。我們?cè)谑褂脛?dòng)滑輪提升重物時(shí)，除需克服摩擦力做功外，還要克服動(dòng)滑輪所受的重力做功，這兩部分功雖然并非我們所需要的，但又不得不做，我們將它叫作額外功，記為

W

額外。手拉繩所做的功叫作總功，記為

W

總。用動(dòng)滑輪提升鉤碼總功等于有用功與額外功之和，即W

總=W

有用+W

額外W有用=

300J目的沒用但不得不做W額外=

75J克服動(dòng)滑輪重做功60J克服物體重做功300

J克服摩擦力做功15JW總=

375J舉例動(dòng)力對(duì)機(jī)械所做的功?？朔C(jī)械自重和摩擦力所做的無用功，但又不得不做。對(duì)人們有用的功；在數(shù)值上等于直接用手對(duì)物體做的功。有用功“W有”：額外功“W額”：總功“W總”：人們總希望有用功占總功的比例越大越好。為了表示這個(gè)比例，物理學(xué)中引入了“機(jī)械效率”。有用功、額外功、總功W總=W有+W額

實(shí)際情況下，使用任何機(jī)械都不可避免地要做一些額外功，有用功只是總功的一部分，有用功在總功中所占比例越大，也就是機(jī)械工作的效率越高。物理學(xué)中，將有用功與總功的比叫作機(jī)械效率

。械效率通常用百分?jǐn)?shù)的形式表示。若用希臘字母η表示機(jī)械效率，則知識(shí)點(diǎn)二：機(jī)械效率

機(jī)械效率1.定義：有用功與總功的比叫作機(jī)械效率。2.公式：3.意義：表示機(jī)械做功時(shí)，有用功在總功中所占的比例，是機(jī)械性能的重要指標(biāo)。4.使用機(jī)械時(shí)，由于額外功的存在，總有W有用<W總，因此η<100%。機(jī)械效率一般用百分?jǐn)?shù)表示，沒有單位。

5.一些機(jī)械的機(jī)械效率

起重機(jī):40%～50%柴油機(jī):28%～40%滑輪組:60%～80%動(dòng)滑輪對(duì)鉤碼做的功W1=Gh/J手拉繩做的功W2=Fs/J機(jī)械效率η①

②③0.10.130.20.23實(shí)驗(yàn)結(jié)論0.150.18請(qǐng)計(jì)算“活動(dòng)1再探動(dòng)滑輪”中不同情況下動(dòng)滑輪的機(jī)械效率。你有什么發(fā)現(xiàn)?77.0%83.3%87.0%其他條件相同時(shí)，鉤碼重力越大，機(jī)械效率越高?！舅伎肌磕阏J(rèn)為如何才能提高動(dòng)滑輪的機(jī)械效率？適當(dāng)增大物重①減小機(jī)械自重；使用較輕滑輪②減小機(jī)械摩擦；定時(shí)潤滑

③增大有用功。6.怎樣才能提高機(jī)械的效率例題：起重機(jī)把質(zhì)量為0.5t的重物勻速提升了3m,而它的電動(dòng)機(jī)所做功3.4×104J，起重機(jī)的機(jī)械效率是多少？g取10N/kg.解：起重機(jī)勻速提升重物所用的力與物體所受的重力大小相等：F=G=mg=0.5×103kg×10N/kg=5×103N起重機(jī)提升重物所做的有用功：W有=Fh=5×103N×3m=1.5×104J起重機(jī)的電機(jī)做的總功：W總=3.4×104J因此，起重機(jī)的機(jī)械效率：

欲將重物從地面移到高臺(tái)上，可以在地面和高臺(tái)間架一塊長木板，沿斜面將重物拉到高臺(tái)上，如圖所示。這里的斜面就是一種省力的簡單機(jī)械。使用斜面時(shí)可以省力，但要費(fèi)距離。由于物體在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到摩擦力，要做額外功，因而斜面的機(jī)械效率小于100%。

用斜面提升重物生活?物理?社會(huì)

斜面及其應(yīng)用

斜面在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。如圖(a)所示，在一些建筑物的入口處設(shè)置了供輪椅等上下的斜坡，將輪椅沿著這種斜坡推上去比直接抬上去要省力，這體現(xiàn)了社會(huì)對(duì)殘障人士的人文關(guān)懷。如圖(b)所示，高山上的公路修得彎彎曲曲，宛如盤龍，也是利用了同樣的道理。(a)斜坡

(b)盤山公路生活中常見的斜面試著分析一下杠桿和斜面的總功、有用功、額外功分析杠桿和斜面的總功、有用功、額外功

額外功：克服杠桿自重及摩擦力所做的功

額外功：克服斜面與物體之間的摩擦力所做的功

實(shí)驗(yàn)原理：1.測(cè)量木塊的重力，記錄數(shù)據(jù)；3.改變斜面的傾斜程度，重復(fù)步驟2。2.把木塊用彈簧測(cè)力計(jì)沿斜面勻速向上拉；分別記錄拉力F、小車沿斜面移動(dòng)的距離s、木塊上升的高度h。實(shí)驗(yàn)步驟：4.斜面傾斜程度不變，在斜面上分別鋪棉布、毛巾，重復(fù)步驟2。實(shí)驗(yàn)：測(cè)量斜面的機(jī)械效率斜面的傾斜程度木塊重G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面長s/m有用功W有/J(Gh)總功W總/J(Fs)機(jī)械效率η較緩較陡最陡

0.061.71.71.70.10.140.40.50.60.820.820.820.10.170.240.330.410.4930％41％49％機(jī)械效率與傾斜程度的關(guān)系斜面的粗糙程度一定，傾斜程度越大，機(jī)械效率越高。

實(shí)驗(yàn)記錄：

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：機(jī)械效率與斜面粗糙程度的關(guān)系斜面材料小車重力G/N斜面高度h/m拉力F/N斜面長s/m有用功W有/J總功W總/J機(jī)械效率η木板20.10.80.820.20.6630.3％棉布20.11.20.820.20.9820.4％毛巾20.11.60.820.21.3215.2％斜面的傾斜程度一定，斜面越光滑，機(jī)械效率越高。

實(shí)驗(yàn)記錄：

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：機(jī)械效率總是小于100%機(jī)械效率有用功、額外功、總功機(jī)械效率再探動(dòng)滑輪——手拉繩做的功總大于動(dòng)滑輪對(duì)鉤碼做的功有用功、額外功、總功的概念斜面及其在機(jī)械效率中的應(yīng)用分析斜面是一種省力的簡單機(jī)械分析斜面的有用功、額外功、總功實(shí)驗(yàn):測(cè)量斜面的機(jī)械效率怎樣提高動(dòng)滑輪的機(jī)械效率概念:物理學(xué)中，將有用功與總功的比叫作機(jī)械效率減小動(dòng)滑輪的自身動(dòng)力、減小摩擦增大物體的重力通常用百分?jǐn)?shù)的形式表示1．用繩子將鉤碼提升至一定的高度，如圖所示，此過程所做的有用功是（）A．提升鉤碼所做的功B．克服摩擦力所做的功C．提高繩子所做的功D．克服動(dòng)滑輪重力所做的功A

2．下列辦法中，能提高如圖滑輪組機(jī)械效率的是（

）A．增大摩擦B．增大定滑輪重力C．增大動(dòng)滑輪重力D．增大被提升物體重力D3.實(shí)驗(yàn)時(shí)，小芳用圖所示的滑輪組，將重為8N的物體勻速提升0.5m。已知?jiǎng)踊喌闹貫?N，