115机械效率

五、机械效率如何帮助小明的爸爸把50块木料顺利地搬到房上？思考：可以使用的方法：（1）起重机（杠杆）（4）动滑轮（滑轮组）（2）斜面（3）轮轴小明利用动滑轮把木料拉上四楼时，手拉绳子做的功与动滑轮对木料做的功相等吗？活动:再探动滑轮如图所示，用手通过一个弹簧测力计沿竖直方向匀速拉一个动滑轮，使挂在动滑轮下面重为G的钩码缓慢匀速上升。Fsh实验次数钩码的重力G∕N钩码被提升的高度h∕m动滑轮提升钩码所做的功W1∕J人手对绳端的拉力F∕N人手拉绳端移动的距离S∕m人手拉绳子所做的功W2∕J①②③④1.00.200.650.400.200.261.50.200.900.400.300.361.50.250.900.500.3750.452.00.201.150.400.400.46想一想在这一实验中，手拉绳子所做的功和动滑轮拉钩码所做的功相等吗？若不相等，则哪一个大？你能找出其中的原因吗？在上面的活动中，将钩码提升至一定的高度是我们的目的，所做的功叫做有用功，记做W有用。有用功（W有用）：为达到目的所做的、对人们有用的功叫做有用功。使用机械做功时所要达到的目的有两种情况：（1）使物体在竖直方向提升一定高度h，提升重物是我们的目的，只要克服物体的重力G就能达到目的，所做功是有用的W有用＝G物h。（2）使物体在水平面上匀速直线运动一段距离S物，使物体做匀速直线运动是我们的目的，只要克服物体与水平面之间的摩擦力f就能达到目的，所做功是有用的W有用＝fS物。我们在使用动滑轮提升重物时，除需克服摩擦力做功外，还要克服动滑轮的重力做功，这部分功虽然并非我们所需要的，但又不得不做，我们将它们叫做额外功，记做W额外。W总＝Fs额外功（W额外）：不需要但又不得不额外做的功叫做额外功。如果把手的拉力（即动力）对动滑轮做的功叫做总功，记做W总。总功（W总）：动力所做的功叫做总功。则总功应等于有用功与额外功之和：W总＝W有用＋W额外举例例1.利用滑轮组提升物体目的：_________________有用功W有用：___________________________________额外功W额外：__________________________________总功W总：__________________________________提物体上升克服物体重力做功W有用=Gh克服动滑轮重力做的功（若不计绳重和摩擦）W额外=G动h人拉绳子的力做的功W总=Fs举例额外功:__________________________________水平拉物体前进目的:________________克服摩擦所做的功W有用=fs有用功:__________________________________克服滑轮轴之摩擦所做的功总功:__________________________________人对滑轮组所做的功W总=FsF/Fss/例2.利用滑轮组水平拉物体前进举例额外功:提升物体目的:提升物体所做的功Gh有用功:克服斜面摩擦所做的功fs总功:人拉物体所做的功Fs总功有用功额外功＝＋＝＋W总W有用W额外例3.利用斜面提升物体我们的目的从井中打水提水过程中人总共所做的功符合我们的目的，对我们真正有用的功不是我们的目的，对我们无用，但又不得不做的额外增加的功对水和桶做得功FS对水做得功Gh对桶和克服摩擦力做的功总功有用功额外功举例例4.用井桶打水有哪些办法可以将沙子运上三楼？想一想：③1对砂子做功2对桶做功3对动滑轮做功④1对砂子做功2对口袋做功3对动滑轮做功②1对砂子做功2对桶做功①3克服自重做功1对砂子做功2对桶做功必须做的功必须做的功不需要的，但又不得不做的功不需要的，但又不得不做的功请算出有用功,额外功总功分别是多少？砂子重100N人重400N桶重20N地面到三楼高6m人提沙子做功1对砂做功2对桶做功600J3克服自重做功总功3120J额外功2520J120J2400J有用功600J砂子重100N桶重20N地面到三楼高6m人拉滑轮做功1对砂子做功600J2对桶做功有用功600J总功720J额外功120J120J砂子重100N桶重20N动滑轮重10N地面到三楼高6m人拉滑轮做功1对砂子做功600J2对桶做功3对动滑轮做功有用功600J额外功180J总功780J60J120J砂子重100N动滑轮重10N口袋重5N地面到三楼高6m人拉滑轮做功1对砂子做功2对口袋做功3对动滑轮做功600J有用功600J额外功90J总功690J30J60J你希望额外功多些还是少些呢？砂子重100N人重400N桶重20N动滑轮重10N口袋重5N地面到三楼高6m③1对砂子做功2对桶做功3对动滑轮做功600J180J①2对桶做功3克服自重做功600J1对砂子做功2520J④1对砂子做功2对口袋做功3对动滑轮做功600J90J②1对砂子做功2对桶做功600J120J请算出有用功占总功的百分比。用哪种方法好？机械效率在物理学中，将有用功与总功的比值，叫做机械效率。机械效率通常用百分数表示：100有用功机械效率＝总功如用字母η表示机械效率，则上式又可写成：100WW有用总＝注意：（1）机械效率η没有单位是一个比值；（2）对于实际机械，由于额外功的存在，总有W有用＜W总，因此η＜100％。一些常见的机械皮带传动的机械效率94%-98%一些机械的机械效率：滑轮组：50%－70%起重机：40%－50%抽水机:60%-80%柴油机：28%－40%为什么机械效率都小于1呢？机械效率能达到100%吗？斜面的机械效率95%分析与讨论机械在做功的时候，不可避免的要克服外界影响做额外功，所以机械效率小于100%。像空气摩擦等是永远不可避免的，所以机械效率不可能达到100%。下面我们通过实验测量滑轮组的机械效率。议一议1.甲、乙两滑轮组哪个机械效高？2.甲、丙两滑轮组哪个机械效高？3.滑轮组的机械效率与哪些因素有关？如何才能提高滑轮组是机械效率？η甲＞η乙η甲＜η丙（4）提高滑轮组机械效率的方法：①减小动滑轮自重来减少额外功②减小机械间的摩擦力来减少额外功③增加提升物体的重力来增加有用功通过这节课的学习，你有什么收获？本课小结一、有用功和额外功二、机械效率（1）三种功的概念：总功、额外功、有用功（2）任何机械的机械效率都不可能达到100%。公式：η＝W有/W总×100%（3）同一个机械，提升的重物不同机械效率不同，重物越重，机械效率越大。（1）机械效率：有用功和总功的比值（2）三种功的关系：总功=额外功+有用功1.下列关于机械效率的说法正确的是()A.机械效率可以提高到100％B.机械效率总小于1C.功率大的机械，机械效率高D.机械效率越高，有用功就越多B随堂练习2.一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比（）A.有用功减少，总功减少B.有用功增加，总功增加C.有用功不变，总功不变D.有用功不变，总功减少D3．如图所示，小冯分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为ηl，用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2，若不计绳重与摩擦，则()A.Wl=W2ηl=η2B.W1=W2ηlη2C.W1W2η1η2D.W1W2ηlη2c4.用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，每个钩码的质量相同，不计绳子与滑轮的摩擦（）A.甲较省力且机械效率较高B.乙较省力且机械效率较高C.两个滑轮组省力程度不同，机械效率相同D.两个滑轮组省力程度相同，机械效率不同C5.某同学用动力臂是阻力臂2倍的杠杆将重400N的石头抬高20cm,手向下压的力是220N,手下降的高度是____cm,人做的功是____J,有用功是____J,这根杠杆的机械效率是_____.40888090.9%6.在“测定动滑轮机械效率”的实验中，用同一滑轮进行了两次实验，实验数据如下：⑴实验中应拉弹簧测力计．⑵第一次实验测得滑轮组的机械效率为__________；第二次实验时滑轮组的机械效率(选填“大于”、“小于”或“等于”）第一次实验时的机械效率．⑶若不计摩擦和绳重，该动滑轮的重为__________。匀速66.7％大于1N7.某同学在做“测定滑轮组机械效率”的实验中（1）他所准备的实验器材有：滑轮，细绳，铁架台，重物，还需和；（2）实验中需要测的物理量有、、、。（3）该同学实验时，记录的数据在表格中，请认真填写所缺少的部分。弹簧测力计物体升高的高度h物体重G测力计的拉力F刻度尺绳子自由端移动的距离s物重/N物体提高的高度/m弹簧测力计读数/N绳自由端拉动距离/m有用功/J总功/J机械效率500.15200.457.5983.3%（4）根据表中的数据画出该同学实验时滑轮组的装置图；（5）实验中弹簧测力计应该做运动；（6）同学乙观察并分析了甲的实验后，认为甲的实验中，可少用一种器材，少测两个数据也能测出滑轮组的机械效率，通过和甲讨论并经过老师的认定，他的方案是可行的，请你分析一下，去掉的器材是什么？少测哪两个数据？答：。（7）你认为提高滑轮组的机械效率有哪些办法？至少说两种。答：。竖直向上匀速去掉刻度尺，少测物体上升高度h和绳端拉动距离s减轻动滑轮重，在转轴处加润滑油，增大物重等8.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？J1800m9N200hGW有%3.83J2160J1800J2160m18N120总有总WWsFW解：