如何提高机械效率

(3)方法一：不计绳重和摩擦，G 动＝nF－G 物＝2×250 N－350 N＝150 N.
方法二：不计绳重和摩擦，W
额外＝G
动
h，G
动＝Wh额外＝03.02
J m＝150
N.
11.3 如何提高机械效率
[方法指导]和机械效率相关的计算解题技巧
(1)计算总功、有用功和额外功的方法
定义法 根据三者的关系 机械效率例推法
11.3 如何提高机械效率
3．关于机械效率，下列说法正确的是( D ) A．机械效率越高，所做的有用功越多 B．总功少的机械，机械效率越高 C．额外功少的机械，机械效率越高 D．总功一定时，有用功多的机械效率高
11.3 如何提高机械效率
4．某人用机械做了8000 J的功，其中额外功是有用功的 三分之一，那么该机械做的有用功是___6_00_0___J，机械效率 是___7_5_%___．
11.3 如何提高机械效率
[解析] (1)要研究其与B因素的关系，就要控制其他因素即A、C不变，只改 变B因素．(2)要探究滑轮组的机械效率与滑轮组绕线的方式是否有关，需要 保持滑轮数目、规格相同，还要提起相同的物重，所以选择的是图甲、丙 (或图乙、丁)；若实验测得两个滑轮组的机械效率大小相等，说明机械效率 与绕线方式无关，可初步判断猜想一是错误的．要探究滑轮组的机械效率与 滑轮组提升的物重是否有关，需要保持滑轮数目、规格相同，还要保持绕线 方式相同，所以选择的是图甲、乙(或丙、丁)；若实验测得两滑轮组的机械 效率大小不相等，说明机械效率与物重有关，可初步判断猜想二是正确的．
11.3 如何提高机械效率
C．人对砂石和铁桶做的功是额外功，大小等于W额外＝(10 N＋90
N)×5 m＝500 J
D．人对砂石和铁桶做的功是总功，大小等于W总＝(10 N＋90
N)×5 m＝500 J
11.3 如何提高机械效率
[方法指导]判断有用功和额外功的方法
11.3 如何提高机械效率
类型二 理解机械效率
11.3 如何提高机械效率
应用示例
类型一 有用功、额外功、总功和机械效率
例1 (多选)用重为10 N的铁桶从5 m深的枯井中提起90 N的砂石， 此过程中( AD )
A．人对铁桶做的功是额外功，大小等于W额外＝10 N×5 m＝50 J B．人对砂石做的功是额外功，大小等于W额外＝90 N×5 m＝450 J
总功(W 总)
W 总＝Fs
W 总＝W 有用＋ W 额外
W 总＝Wη有用或 W 总＝1W－额η 外
有用功(W 有用) W 有用＝Gh
W 有用＝W 总－ W 额外
W 有用＝ηW 总
额外功(W 额外) W 额外＝G 动 h
W 额外＝W 总－ W 有用
W 额外＝(1－η)W 总
11.3 如何提高机械效率
注意：W有用＝Gh只适用于将重物提升一定的高度，W额外＝G动h只适用于用 动滑轮或者滑轮组竖直提升重物，且在不计绳重和绳与轮间的摩擦时，其 他公式均通用． (2)当不计绳重和摩擦，用动滑轮或者滑轮组竖直提升重物时，求动滑轮 的重力有两种方法．从功的角度求解：当不计绳重和摩擦时，额外功仅为 克服动滑轮重做的功G动h，G动＝.从力的角度求解：同一根绳子上的拉力 处处相等，由力平衡的关系式nF＝G物＋G动，则G动＝nF－G物．
例2 下列关于机械效率的说法中正确的是( D ) A．做的有用功越多，机械效率越高 B．做的总功越多，机械效率越高 C．额外功越少，机械效率越高 D．因为有用功总小于总功，机械效率总小于1
11.3 如何提高机械效率
[解析] 机械效率是指有用功与总功的比值，在总功一定时，有用功越大， 机械效率越高；在有用功一定时，所做的额外功越少，机械效率越 高．使用机械时，额外功是不可避免的，所以有用功一定小于总功，即 机械效率一定小于1.
11.3 如何提高机械效率
(3)要提高机械效率，要尽量减小额外功、增大有用功，可尽量让滑轮 组满负荷工作(或提升可以提升的最大物重)、在转轴上加润滑油、减 轻动滑轮的自重等．
11.3 如何提高机械效率
[实验点拨] (1)实验中应匀速而缓慢地拉动弹簧测力计——保证动滑轮 和重物处于平衡状态，弹簧测力计的拉力恰好全部克服动滑轮和重物的 重力、摩擦力做功． (2)弹簧测力计和拉力方向应在同一直线上，避免弹簧摩擦外壳． (3)探究影响滑轮组机械效率的因素需要应用控制变量法．滑轮组机械 效率的高低与提起的物重、动滑轮重、绳重、摩擦有关，与滑轮的绕线 方式、重物移动的距离等没有关系．同一机械装置的效率不是固定的．
11.3 如何提高机械效率
类型三 机械效率的计算
例3 如图11－3－3所示的滑轮组，将重为350 N的物体竖直向上
匀速提起0.2 m，人拉绳的力为250 N，求：
(1)人做的有用功是多少，总功是多少，额外功是多少．
(2)滑轮组此时的机械效率是多少．
(3)不计绳重和摩擦，动滑轮的重力是多少．
图11－3－3
___机_械__性__能_____的重要指标．
11.3 如何提高机械效率
问题2：与小组交流一下，机械效率小于1的原因是什么？
[答案]由于在做有用功的同时，必然要伴随着额外功，导致有用功 总小于总功，所以机械效率总小于1.
【拓宽延伸】结合机械效率的计算公式试着说出机械效率、有 用功、总功的关系为：在有用功一定时，所做的_额__外_功__越多， 机械效率就___越__低____；在做的额外功一定时，所做的_有__用__功___ 越多，机械的机械效率就___越__高____．
11.3 如何提高机械效率
类型四 测算滑轮组的机械效率
例4 2019·自贡 某小组同学在探究滑轮组的机械效率与哪些 因素有关时，提出了一些猜想并对猜想进行验证．
图11－3－3
11.3 如何提高机械效率
(1)如果影响机械效率的因素有A、B、C多个，要研究其与B因素的 关系，需要先控制其他几个因素不变，而改变____B____因素，从而 进行研究． (2)下列是同学们提出的两个猜想： 猜想一：两个相同滑轮组成的滑轮组，其机械效率与滑轮组绕线的 方式有关。
11.3 如何提高机械效率
问题2：由问题1中对有用功、额外功、总功的理解，我们可以 得出这三个功之间的关系式是____W_总_＝_W_有_用_＋__W_额_外____，由于存在 额外功，因此总功必定___大__于____有用功． 【拓宽延伸】从有用功、额外功的定义可以得出，有用功和额 外功是相对的，判断时，最重要的是找准工作时的__做_功__目_的__， 即为达到目的所做的功是_有_用__功____，而伴随其中不得不做的功 均是__额__外_功____．
11.3 如何提高机械效率
解：(1)W 有用＝Gh＝350 N×0.2 m＝70 J；s＝2h＝2×0.2 m＝0.4 m，W 总
＝Fs＝250 N×0.4 m＝100 J；W 额外＝W 总－W 有用＝100 J－70 J＝30 J.
(2)η＝WW有总用×100%＝17000
J J×100%＝70%.
11.3 如何提高机械效率
[易错警示]机械效率由有用功和总功两个因素决定，分析时不能够只考 虑一个因素．①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；②当有用功一定时，机械所做的功越少或额外功越少， 机械效率就越高；③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．
11.3 如何提高机械效率
5．小明家新买的房子准备装修，为了将水泥从地面送上楼，他 在楼上安装了一个滑轮组(如图3－1所示)，所用的滑轮质量均为 2 kg，每次将一袋50 kg的水泥提升5 m，已知克服绳重和摩擦所 做的额外功为400 J．求：(g取10 N/kg)
(1)每袋水泥受到的重力大小． (2)每次做的有用功． (3)滑轮组的机械效率．
11.3 如何提高机械效率
课堂小结
有用功、额 外功、总功
机械效率
η＝W
有用×100%
W
总
测量滑轮组 的机械效率
影响滑轮组机 械效率的因素
11.3 如何提高机械效率
课堂反馈A
1.一人打水，不慎将桶掉入井中，现将桶打捞上来，则在打捞 的过程中，他对____桶____所做的功是有用功，对_____水___所做 的功是额外功．
如何提高机械效率
2020/8/18
第十一章 机械功与机械能
11.3 如何提高机械效率
导学设计 应用示例 课堂小结 课堂反馈
11.3 如何提高机械效率
导学设计
学点1 什么是有用功与额外功
结合教材P11的两幅图片，回答下列问题：
图11－3－4
11.3 如何提高机械效率
问题1：在(a)、(b)两幅图片中，滑轮组和挖掘机提升重物所做 的功，是我们___需_要__的___、__有__价__值___的功，叫做有用功，记作 ___W_有_用__．在这个过程中，__动__力__对机械做的功叫做总功，记作 ____W_总__．但在提升货物过程中，滑轮组和挖掘机要克服机械本 身的_重__力__做功，还要克服滑轮组与绳子之间、挖掘机自身部件 之间的__摩_擦___等做一定量的功，这部分对人们既___无__利_用__价_值____ 又____不_得__不_做____的功，叫做额外功，记做___W_额_外____．
11.3 如何提高机械效率
验证猜想二的小组应按图___甲__、__乙_(_或__丙_、__丁_)___所示的两个滑轮组 进行实验，若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等，则可初 步判断猜想二是__正_确_____(选填“正确”或“错误”)的． (3)请你为该小组同学提出一种提高滑轮组机械效率的方法： __尽_量__让__滑_轮__组_满__负__荷_工__作_(_或__在_转__轴__上_加__润_滑__油_、__减__轻_动__滑______________ __轮_的__自__重_等__)_________________________________．