12.3 机械效率-2022-2023学年八年级物理下册同步教学综合备课资源（人教版）

第3节 机械效率 知识点1有用功和额外功 1.有用功、额外功和总功 （1）有用功（W有）∶人们所需要的必须要做的功叫做有用功。 （2）额外功（W额）∶不是人们所需要的，但又不得不做的功叫做额外功。 （3）总功（W总）∶有用功与额外功之和是总共做的功，叫做总功。 （4）三者关系∶总功等于有用功与额外功之和，即W总= W有 + W额。 以用滑轮组提升重物为例，如下图所示，有W有 = Gh，W总= Fs，忽略绳重和摩擦时有 W额 = G动h。 2.三种简单机械做功的比较 杠杆 滑轮组 斜面 竖直 水平 图例 有用功 W有 = Gh W有 = Gh W有 = f s物 W有 = Gh 额外功 包括克服杆自重、摩擦等做的功，W额=W总- W有 包括克服绳重、摩擦、动滑轮重力所做的功，W额=W总- W有;不计绳重和摩擦时W额 = G动h 包括克服滑轮间的摩擦所做的功，W额=W总- W有 克服物体与斜面间的摩擦力所做的功，W额= W总- W有=f s 总功 W总 = Fs W总 = Fs W总 = Fs W总 = Fs 说明∶其中G为被拉物体受到的重力，h为被提升物体升高的高度，F为拉力，s为拉力移动的距离，G动为动滑轮的重力，f为摩擦力 对有用功、额外功的区分 区分有用功与额外功的关键是看做功过程中的目的是什么。同一做功过程，目的不同，功的性质可能不同。比如用桶从井中打水的过程，克服水的重力做的功是我们需要的，是有用功，而克服桶的重力做的功是我们不需要但又不得不做的，是额外功;但将掉入井中的桶提出来的过程，克服桶的重力做的功变成了有用功，而克服桶中带出来的水的重力做的功变成了额外功。 应用1有用功和额外功的简单计算 【典例1】如图所示，用拉力F使物体竖直匀速上升（不计摩擦），下列说法正确的是（　　） A．对物体做的功是有用功 B．拉力F做的功是有用功 C．拉力F移动的距离是物体移动距离的2倍 D．克服动滑轮的重力做的功是额外功 【典例2】用动滑轮提起一个重800N的物体，用的拉力是500N，物体升高1m，则人做的总功为_____J，有用功为_____J，额外功为_____J。 知识点2机械效率 1.机械效率 （1）定义∶将有用功跟总功的比值叫做机械效率。 （2）公式∶。其中η表示机械效率。 （3）物理意义∶有用功占总功的多少。 对机械效率的理解 ①机械效率没有单位，一般用百分数表示。 ②对于实际的机械，由于额外功的存在，总有W有＜W总，因此η＜100%。比如起重机的机械效率为 40%～50%，抽水机的机械效率为 60%～80%。 ③机械效率是机械性能的重要标志，机械效率越高，机械的性能越好。 ④机械效率不是固定不变的，同一机械在不同的做功过程中，机械效率通常不同。 ⑤机械效率的高低与是否省力无关，与做功快慢（功率大小）无关，与做功多少无关，机械效率高的不一定省力，做功也不一定快，做功也不一定多，它只表示有用功在总功中占的比例大。 2.机械效率的计算 计算时可根据所给出的数据选择不同形式的公式进行计算。 3.三种简单机械做功效率的计算 图例 机械效率 杠杆 滑轮组 竖直 ① ②不计绳重、摩擦时： 水平 斜面 说明∶其中G为被提升物体受到的重力，h为物体升高的高度， F为拉力，s为拉力移动的距离，G动为动滑轮的重力，f为摩擦力，s物为物体移动的距离，n为动滑轮上绳子的段数 4.提高机械效率的方法 根据机械效率公式可知，要增大机械效率，可以从两个方面入手∶ （1）增加有用功：当额外功不变时，有用功越大，机械效率越高。采用的主要措施是增大物重。如对同一个机械来说，提起的物体越重，机械效率越高。 （2）减小额外功：当有用功不变时，额外功越小，机械效率越高。采用的主要措施有：①减小机械转动部位的摩擦，如加润滑油;②减小机械自身重力，如选用轻质材料制造机械。 5. 机械效率与功率辨析 项目 机械效率 功率 物理意义 衡量机械性能的重要指标 表示物体做功的快慢 定义 有用功与总功的比值 做的功和完成这些功所用的时间之比 公式 单位 无单位，一般用百分数表示 瓦（W） 影响因素 物重、机械自重、绳重、摩擦等 功与做功所用的时间 竖直滑轮组和水平滑轮组的必背公式 物理量 竖直方向滑轮组 水平方向滑轮组 图形 绳子拉力F/N F=n（G物+G动）不计f绳 F=nFA=nf地（不计f绳，此时η=100%） F＞nFA=nf地（计f绳，此时η＜100%） 绳子自由端的距离s/m s=nh s绳=ns地 绳子自由端的速度v绳 v绳=nv物 v绳=nv物 有