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第3节机械效率一、有用功和额外功1.有用功:为了达到目的必须做的功。2.额外功:为了达到某一目的,不得不克服机械本身的重力和摩擦力等因素而做的功。3.总功:有用功和额外功的总和。4.关系:W总=W有+W额。二、机械效率1.定义:有用功跟总功的比值。2.公式:η=𝑊有𝑊总。3.规律:因为有用功小于总功,所以机械效率总小于1。4.影响滑轮组机械效率的因素:(1)提升的物重;(2)动滑轮的重力;(3)滑轮与绳子之间的摩擦力。理解机械效率(1)机械效率是有用功在总功中所占比例的多少,是一个比值。(2)因为W有总小于W总,所以机械效率η总小于1。(3)机械效率是描述机械性能优劣的物理量,机械效率高的机械性能优良。机械效率的高低,与机械工作时是否省力及省力多少无关;与机械工作时完成的功的多少也无关。(4)用滑轮组提升重物时,W有=Gh,W总=Fs,η=𝑊有𝑊总=𝐺ℎ𝐹𝑠=𝐺ℎ𝐹𝑛ℎ=𝐺𝑛𝐹,其中G=G物+G动。(5)机械效率具有可变性。由公式η=𝑊有𝑊总=𝑊有𝑊有+𝑊额可知,当额外功一定时,机械做的有用功越多,机械效率越高。当机械所做的有用功一定时,机械做的额外功越少,机械效率越高。【例题】用如图所示的滑轮组将货物缓慢提升3m,已知货物重850N,所用拉力F为300N(不计摩擦和绳重带来的影响)。求:(1)有用功W有。(2)总功W总。(3)额外功W额。(4)动滑轮的重力。(5)滑轮组的机械效率η。点拨解析(1)有用功W有=Gh=850N×3m=2550J。(2)绳子自由端移动的距离s=nh=3×3m=9m,总功W总=Fs=300N×9m=2700J。(3)额外功W额=W总-W有=2700J-2550J=150J。(4)动滑轮的重力G动=𝑊额ℎ=150J3m=50N。(5)滑轮组的机械效率η=𝑊有𝑊总=2550J2700J≈0.94=94%。答案(1)2550J(2)2700J(3)150J(4)50N(5)94%一、有用功、额外功1.李玲同学值日时用水桶将水从一楼提到三楼教室,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B2.卖茶杯的人,从货架上拿起茶杯;喝茶水的人,从桌面上端起盛茶水的茶杯,就两人克服茶杯重力做的功,下列说法中正确的是()A.都是有用功B.都是额外功C.对喝茶的人而言是有用功D.对卖茶杯的人而言是有用功D二、机械效率3.关于机械效率,下列说法中正确的是()A.机械做的功越多,机械效率越高B.机械做的总功越多,机械效率越高C.做额外功越多,机械效率就越高D.额外功在总功中占的比例越大,机械效率就越低D4.甲吊车比乙吊车的机械效率高,当它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度时,则()A.甲吊车的电动机做的有用功较多B.乙吊车的电动机做的额外功较多C.甲吊车的电动机做的总功较多D.甲、乙两吊车的电动机做的总功相同B5.如图所示,工人师傅用250N的力将重400N的物体匀速提升1m,在此过程中滑轮组的机械效率是()A.80%B.62.5%C.125%D.20%A6.如图所示,用动滑轮匀速提起重力为3N的物体,拉力F为2N,物体在10s内上升1m。在此过程中,动滑轮的机械效率为,拉力F的功率为W,若要提高动滑轮提升物体的效率,可以采取的措施是:。答案75%0.4增加提升的物重、减小动滑轮的重力、减小动滑轮与绳子之间的摩擦力7.右图是一种塔式起重机,它将600kg的建筑材料匀速吊起时,对绳子的拉力为2500N,在建筑材料上升5m高度过程中,绳端移动的距离为15m,g取10N/kg,求:(1)建筑材料所受的重力;(2)起重机对绳拉力做的功;(3)塔式起重机的机械效率。答案(1)6000N(2)3.75×104J(3)80%解析(1)材料所受的重力G=600kg×10N/kg=6000N。(2)拉力做的功W总=2500N×15m=3.75×104J。(3)机械效率η=𝑊有𝑊总=𝐺ℎ𝐹𝑠=6000N×5m2500N×15m=80%。