11.3 如何提高机械效率-【教材解读】2023秋九年级上册初三物理（沪粤版)

第十一章　机械功与机械能 １５　 M  > M １１．３　如何提高机械效率　 知识点一　什么是有用功与额外功 １．现象探究:有用功与额外功 实例 用滑轮组提起重物 用挖掘机挖掘、搬运泥土 分 析 滑轮组提升重物所做 的功是我们需要的、有 价值的;克服摩擦、动 滑轮的重力所做的功 是对我们无利用价值 的,却又不得不做的 挖掘机挖掘、搬运泥土所做 的功是我们需要的、有价值 的;克服摩擦、抓斗和机械 臂的重力所做的功是对我 们无利用价值的,却又不得 不做的 归纳 ①我们需要的、有价值的功,叫做有用功,记作W 有用 ②对人们既无利用价值又不得不做的功,叫做额外 功,记作W 额外 ③动力对机械做的功叫做总功,记作W 总 ④W 总 ＝W 有用 ＋W 额外 ,W 总 ＞W 有用 ２．三种机械做功的比较 三种机械 杠杆 滑轮 斜面 图示 有用 功 W 有用 ＝Gh W 有用 ＝Gh W 有用 ＝Gh 总功 W 总 ＝Fs W 总 ＝Fs W 总 ＝Fs 'F 额外功产生的原因 (１)机械自身有摩擦.如 使用滑轮时,克服轮与轴之间 的摩擦所做的功是额外功. (２)机械自身有重力、容 器有重力.如用滑轮组提升 一桶水时,克服动滑轮的重力 和桶 的 重 力 所 做 的 功 是 额 外功. d  * 有用功总小于总功. -@? 物理　九年级　上册 １６　 > M  A JF 机械效率和功率 是 两 个 完全不同的物理量,二者之间 没有必然的联系.功率大的 机械,做功快,但机械效率不 一定高;机械效率高的机械, 性能好些,做功时的利用率较 高,但功率不一定大. 'F 机械效率不是固定不变的 机械 效 率 是 机 械 做 的总 功 里 有 用 功 所 占 的 比例,这个比例不是固定 不变的.也就是说,同一 机械提升不同的重物,机 械效率不同;用不同机械 提升同一重物,机械效率 不同. 续表 三种机械 杠杆 滑轮 斜面 额外 功 克服杠杆本身 重力、摩擦力 所 做 的 功: W 额外 ＝W 总 － W 有用 克服动滑轮 重、绳重、摩 擦力所做的 功:①W额外＝ W 总 －W 有用 ; ②若不计绳 重、摩擦力, W额外＝G动h 克服摩擦力所做 的功:①W 额外 ＝ W 总 －W 有用 ; ②W 额外 ＝fs 说明 G 为被提升物体的重力;h为物体升高的高度;F 为 外界作用力;s为F 的作用点移动的距离;G动 为动 滑轮的重力;f为物体与斜面间的滑动摩擦力 知识点二　什么是机械效率 １．定义及公式 在物理学中,把有用功W 有用 与总功W 总 的比值,叫做 机械效率,用η表示. ２．对机械效率的理解 (１)机械效率是表征机械性能的重要指标,不能单独 反映有用功或总功的多少. (２)机械效率和功率是两个完全不同的物理量,机械 效率不表示做功的快慢. (３)由于有用功总小于总功,所以机械效率总小于１, 即小于１００％. (４)机械效率是有用功与总功的大小之比,大小用百 分率表示,在书面上不带单位. ３．机械效率和功率的辨析 比较项 机械效率 功率 概念 有用功与总功的比值 做功的多少与所用时间的比 定义式 η＝ W 有用 W 总 ×１００％ P＝ W t 单位 无 瓦特(W) 物理意义 机械性能好坏的重要量度 力(物体)做功快慢的量度 说明 机械效率和功率之间没有直接联系 第十一章　机械功与机械能 １７　 知识点三　机械效率的测算 １．测算滑轮组的机械效率 【实验器材与设计】 借助如图所示的实验装置,使用滑轮组分别将不同重 力的重物提起相同的高度,将测量的拉力和物重记录 下来,计算每次实验的机械效率,并进行比较. 【实验步骤】 (１)按右图组装实验装置,绕制滑轮组,记 录下钩码和弹簧测力计的初始位置. (２)竖直向上匀速拉弹簧测力计,读出所 测拉力F,从刻度尺上读出钩码上升的高 度h 和测力计移动的距离s,填入记录 表中. (３)计算出有用功W 有用 、总功W 总 和机械效率η,并填 入记录表中. (４)依次将钩码数增加到２个、３个、４个,依步骤(２) (３)重复实验. 实验数据记录表 实 验 序 号 物 重 G/ N 弹簧 测力 计示 数F/ N 提升 重物 的高 度h/ m 绳子 自由 端移 动的 距离 s/m 动力对 滑轮组 做功W 总/ J(W 总 ＝ Fs) 滑轮组 对重物 做功W 有用/ J(W 有用 ＝ Gh) 机械 效率 η(η＝ W有用 W总 × １００％ ) １ １ ０．６ ０．３ ０．９ ０．５４ ０．３ ５６％ ２ ２ ０．９５ ０．３ ０．９ ０．８６ ０．６ ７０％ ３ ３ １．３ ０．３ ０．９ １．１７ ０．９ ７７％ ４ ４ １．６ ０．３ ０．９ １．４４ １．２ ８３％ 【分