第4節機械效率第十二章簡單機械“率”=有用量/總量，表示事物某一方面的優劣。生活中的各種“率”：種子的發芽率樹的成活率油煙凈化率工作效率生活中我們常常會遇到“效率”這個詞，利用機械幫助我們完成某項任務時，也會涉及效率問題，即機械效率。即使用機械直接提升物體做的功，與不使用機械提升物體時做的功相同嗎？使用機械可以省功嗎？有的機械可以省力，有的機械可以省距離，利用滑輪組提升重物時，繩端拉力所做的功與滑輪組對重物做的功相同嗎？探究實驗：使用動滑輪是否省功①如圖甲所示，用彈簧測力計將鉤碼緩慢地提升一定的高度，

將數據填入表格。②如圖乙所示，用彈簧測力計和一個動滑輪將同樣的鉤碼緩慢

地提升相同的高度，并記錄實驗數據。③計算并比較兩次實驗中拉力所做的功。（不使用機械）（使用機械）手拉力F手移動距離s鉤碼重力G鉤碼升高h拉力做功W直接提升鉤碼2N0.1m2N0.1m通過動滑輪提升鉤碼1.2N0.2m2N0.1m實驗數據0.2J0.24J實驗結論：利用動滑輪提升鉤碼時做的功大于直接提升鉤碼所做的功；

這表明：使用機械不但不省功，反而要多做功。使用機械能省力，但為什么要多做功？因為增加了滑輪的重力及摩擦等因素，還需要克服機械本身自重及克服摩擦做功。(1)有用功（W有）：為了達到工作目的，必須要做的功。提升物體時克服物體重力所做的功就是有用功W有=GhG：物體的重力h：物體提升的高度使用機械時通常將所做的功分為——有用功、額外功、總功(2)額外功（W額）：對人們沒有用但不得不做的功。(3)總功（W總）：利用機械做功時，對機械所做的功叫做總功。W總=W有+W額總功、有用功、額外功的單位都是焦（J）即有用功與額外功的總和

如克服機械自身重力和摩擦等而做的功用水桶從井中提水的時候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是額外功？提水所做的功是有用功，提水桶所做的功是額外功。如果桶掉到井里，從井里撈桶的時候，撈上的桶里帶了一些水，這種情況下哪部分是有用功，哪部分是額外功？提水桶所做的功是有用功，提水所做的功是額外功。機械效率——有用功跟總功的比值機械效率是一個比值，一般用百分數表示，沒有單位。公式：η＝

W有W總W有W有+W額＝在所做有用功一定的情況下，人們總希望額外功在總功中所占的比例越少越好。也就是有用功在總功中所占的比例越大越好。

有用功占總功的比例反映了機械的一項性能，在物理學中用機械效率來表示。(符號用η表示)如：某起重機的機械效率是60%它表示什么含義？使用該起重機提升重物時，所做的有用功與總功的比值為60%，也可以說有用功在總功中占60%，另外的40%為額外功。例題起重機將質量為0.5t的重物勻速提升了3m，而它的電動機所做的功為3.4×104J，起重機的機械效率是多少？g取10N/kg。W有=GhW總=3.4×104J對機械效率的正確理解：(1)機械效率會大于1嗎？(2)機械效率與功率有關嗎？是不是功率越大即做功越快，機械效率也越高？(3)同一個機械的機械效率是始終固定不變的嗎？不會，因為有用功一定小于總功，機械效率總小于1。機械效率只反映機械性能，表示做功的利用率高，與功率做功快慢無關。同一機械在不同的做功過程中，機械效率可能會發生改變。機械效率的大小具體由哪些因素影響？同一機械的機械效率并非固定不變，在不同做功過程中，機械效率也會不同。如提升重物時，往往重物越重時，機械效率越高，這是為什么？下面我們通過測量滑輪組機械效率的實驗來探究一下這個問題。要測出滑輪組的機械效率，需要求出有用功和總功，為此需要測出哪些物理量？每個量怎樣測量？用滑輪組提升物體時，有用功W有=Gh，總功W總=Fs，所以需要測出物重G、拉力F、物體上升的高度h、

繩子前進的距離s。測量滑輪組的機械效率實驗思路實驗過程①用彈簧測力計測量鉤碼所受的重力G并填入下表。②按照圖安裝滑輪組，分別記下鉤碼和繩端(彈簧測力計掛鉤底部)的位置。③緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼升高，讀出拉力F，用刻度尺測出鉤碼提升的高度h和繩端移動的距離s，將這三個量填入下表。④改變鉤碼的數量，重復上面的實驗。⑤算出有用功W有用、總功W總、機械效率η

并填入下表。W有=GhW總=Fs實驗結論：用同一滑輪組提升重力不同的物體時，機械效率不同，

被提升的物體越重，機械效率越高。次數鉤碼所受的重力G/N提升的高度h/m有用功

W有用/J拉力F/N繩端移動的距離s/m總功W總/J機械效率η120.10.21.00.30.366.7%240.10.41.80.30.5474.1%360.10.62.50.30.7580%相同裝置額外功一定，當物重越大即有用功越大，在總功所占的比例也會越大，所以機械效率越高。如果提升的物重不變，改變動滑輪重量，則動滑輪越輕還是越重時，機械效率會越高？相同裝置額外功一定，當物重越大即有用功越大，在總功所占的比例也會越大，所以機械效率越高。提升的物重不變，即有用功一定，可知動滑輪越輕時，額外功越小，則機械效率越高。滑輪組機械效率的影響因素與改進措施影響因素分析改進措施被提升的物體重力同一滑輪組，被提升物體的重力越大，做的有用功越多，機械效率越高在機械承受的范圍內，盡可能增加被提升物體的重力滑輪組機械效率的影響因素與改進措施影響因素分析改進措施被提升的物體重力同一滑輪組，被提升物體的重力越大，做的有用功越多，機械效率越高在機械承受的范圍內，盡可能增加被提升物體的重力動滑輪

自重有用功不變時，減小提升動滑輪

的額外功，可提高機械效率改進滑輪結構，減輕滑輪自重滑輪組機械效率的影響因素與改進措施影響因素分析改進措施被提升的物體重力同一滑輪組，被提升物體的重力越大，做的有用功越多，機械效率越高在機械承受的范圍內，盡可能增加被提升物體的重力動滑輪

自重有用功不變時，減小提升動滑輪

的額外功，可提高機械效率改進滑輪結構，減輕滑輪自重機械自身部件摩擦機械自身部件的摩擦力越大，

機械效率越低對機械進行保養，保持良好的潤滑，減小摩擦阻力如果需要提高機械效率，我們可以采取哪些措施?機械效率有用功對人們有用的必須要做的功并非我們需要但又不得不做的功有用功與額外功的總和有用功跟總功的比值叫做機械效率機械效率總小于1機械效率額外功總功W有用W總η＝課堂小結：影響滑輪組機械效率的幾個因素機械摩擦提升的重物的重力動滑輪的重力鞏固練習：1.用如圖所示滑輪組將重300N的物體勻速提升1m，拉力大小為120N，

有用功為_____J，滑輪組的機械效率為______。30083.3%2.如圖所示，用40N的拉力F水平拉著重為100N的物體在水平路面上

使物體勻速移動3m。已知物體所受摩擦力為60N，則總功為_____J，有用功為_____J，額外功為_____J。拉力端移動距離s=2s物=2×3m=6m，拉力做的總功W總=Fs=40N×6m=240J

有用功等于克服物體所受摩擦力做的功W有用=fs物=60N×3m=180J

額外功W額外=W總-W有用=240