12.3 机械效率讲义 2023-2024学年人教版八年级下册物理

第十二章 简单机械 12.3 机械效率 题型归纳 新知梳理 一、有用功、额外功和总功 有用功 （1）对人们有用的功，等于直接用手对重物所做的功（Gh）。 （2）公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总。 额外功 （1）并非我们需要但又不得不做的功。 （2）公式：W额=W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）。 总功 （1）有用功加额外功或动力所做的功。 （2）公式：W总=W有用＋W额=Fs=W有用／η。 功的原理 （1）使用任何机械时，人们所做的功，都不会少于（大于或等于）不用机械时所做的功，也就是使用任何机械都不省功，这个结论叫做功的原理。 （2）功的原理是人们经过长期的实验和研究得到的规律，是任何机械（不论是简单机械还是复杂的机器）都遵循的原理，它表明使用任何机械，能省力或省距离或改变力的方向，但都不能省功。 二、认识机械效率 1．定义：有用功和总功之比，公式η=W有/W总。机械效率无单位，并且总小于1。 2．机械效率和功率的区别 （1）功率和机械效率是两个不同的概念。 （2）功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功，功率越大，做功越快；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功，机械效率越大，有用功跟总功的比值越大。 3．机械效率的大小比较 （1）机械效率由有用功和总功两个因素共同决定，不能理解成：“有用功多，机械效率高”或“总功大，机械效率低”。 （2）当总功一定时，机械做的有用功越多（或额外功越少），机械效率就越高； （3）当有用功一定时，机械所做的总功越少（或额外功越少），机械效率就越高； （4）当额外功一定时，机械所做的总功越多（或有用功越多），有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高。 三、机械效率的计算 1．机械的有用功、总功、机械效率计算 （1）η= ×100%= （2）η=×100%= （3）对于滑轮组η=×100%（n为在动滑轮上的绳子股数） （4）动滑轮：η=×100%= （5）斜面：η=×100% =×100%=×100% 2．滑轮组机械效率的大小判断： （1）分析W额产生的原因并比较大小； （2）分析并利用W有公式比较大小； （3）利用η==×100%比较。 注意：同一滑轮组的机械效率随所提物重的增加而增大。 四、减小或增大机械效率的方法 根据机械效率的公式η==可知： 法一：在有用功一定时，尽量减小额外功W额。采取减小机械自重、减小机件间的摩擦。 法二：当额外功W额一定时，提高有用功W有。在机械承受范围内尽可能增加每次提起的重物的重力，充分发挥机械的作用。 五、测量滑轮组的机械效率 1．实验目的：测量滑轮组的机械效率。 2．实验原理：η 3．实验器材：滑轮组、相同的钩码若干、铁架台、细绳、弹簧测力计、刻度尺 4．实验步骤： （1）用弹簧测力计测量出钩码的重力G； （2）按装置图把滑轮组和刻度尺安装好，并记下钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置； （3）竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码上升，读出其示数F，并从刻度尺上读出钩码上升的距离h和绳子末端移动的距离s； （4）分别算出有用功W有、总功W总和机械效率η，将各项数据填入下表 （5）增加被提升钩码的个数，重复步骤（2）（3）（4） 5．实验数据： 6．注意事项： （1）匀速拉动弹簧测力计，目的是保证弹簧测力计的示数F大小不变； （2）为了便于读数，钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置最好取整数； （3）多次测量的目的是进行一些必要的比较，利用不完全归纳法总结规律，而不是求平均值． 7．实验结论：使用同一滑轮组提升不同的重物时，重物越重，滑轮组的机械效率越大。 举一反三 【题型1】有用功、额外功和总功 方法点拨 要弄清有用功、额外功和总功的概念。针对不同的情况确定有用功和额外功。举例来说，用水桶打水，提起水桶自身做功是额外功，提出水做的功是有用功．但把水中的桶捞上来，提起水桶自身做的功是有用功，把桶里的水提出来做的功成了额外功。 （2023•荆州）一位同学用如图所示的滑轮组拉着重500N的物体，使物体以0.1m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动10s，已知物体与地面间的滑动摩擦力为150N，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中下列选项正确的是（　　）典例 A．绳子自由端移动的距离为3m B．拉力做的有用功为500J C．拉力做的额外功为150J D．拉力做功的功率为25W 【答案】D 【分析】（1）根据v求出物体移动的距离，由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离s＝ns物；（2）利用W有＝fs物求有用功；（3）利用η100%求总功，利用W总＝W有+W额求拉力做的额外功；（4）利用P求拉力做功的功率。 【解答】解：A、由v可知，物体移动的距离：s物＝v物t＝0.1m/s×10