1、
如何提高机械效率
学习目标
１． 能正确区分使用机械时的有用功、额外功和总功；理解什么是机械效率。
２． 了解机械效率的计算公式，会计算机械效率，会测量机械效率。
３． 了解提高机械效率的意义和方法。
重难点突破
例１．关于机械效率，下列说法中正确的是（ ）
Ａ．做的功越多，机械效率越大
Ｂ．功率越大，机械效率也越大
Ｃ．实际生产中，使用机械比不使用机械做功的效率高
Ｄ．无论采取何种手段，使用简单机械时机械效率不会达到100％
【解答】正确答案选D
分析：机械效率是指使用机械做功时，有用功占总功的比例。做的功多，并不代表有用占的比例大，机械效率不一定大，所以
2、A错误；功率大，说明做功快，有用占的比例大也不一定大，就像你做作业快并不代表准确率高一样！因此B也不正确；使用机械时，由于不可避免的要做些无用功，使得有用功总要小于总功，机械效率一定要小于100％，Ｄ正确；当我们不使用机械而直接用手做功时，不需克服机械重及机械内部摩擦等做额外功，做的有用功等于总功，效率当然比使用机械时高，故Ｃ也是错误的。
【点评】理解机械效率时应注意三点：（１）机械效率是指使用机械做功时，有用功占总功的比例。机械效率由有用功和总功两个因素决定，在分析机械效率的高低时，不能只看一个因素，要全面地进行分析。（２）机械效率高指机械做的总功中，有价值的占的比例大，与做功快慢没有联系
3、３）使用机械做功时，不可避免的要克服机械重和机械内部摩擦等做额外功，机械效率总要小于100％。当机械重和机械内部摩擦不计时，机械效率等于100％，这是理想情况。
例２．如图12-3-1为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6N。
（１）实验时要竖直向上 拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为 N，若钩码上升的高度为8cm,则弹簧测力计向上移动 cm,该滑轮组的机械效率为 。
（２）若仅增加钩码的个数，该滑轮组有机械效率将 。（选填：“增大”、“减小”或“不变”），这是因为
4、
。
（３）为了进一步研究影响机械效率的其他因素，请简单叙述接下来的做法：
。
【解答】（１）实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计；由图可知拉力大小为2.4Ｎ；根据ｓ＝ｎｈ可得ｓ＝３×8cm＝24cm，机械效率η＝Ｗ有用/Ｗ额外＝Ｇｈ／Ｆｓ＝（６Ｎ×８ｃｍ）／（2.4Ｎ×24ｃｍ）≈83.3﹪。
（２）若仅增加钩码的个数，该滑轮组有机械效率将增大，这是因为做相
5、同的额外功时，有用功增多，有用功占总功的比例增大。
（３）滑轮组的机械效率还与动滑轮的重（滑轮个数）有关，要研究这一问题，应另 取一个动滑轮重（个数）不同的滑轮组，让其提升相同的重物，测出机械效率进行对照，如果机械效率不同，说明机械效率与动滑轮重有关。因此接下来的做法是另取一个动滑轮重（个数）不同的滑轮组，让其提升相同的重物，测出机械效率，然后进行对照分析。
【点评】测算滑轮组的机械效率应掌握如下几点：（１）测量原理是根据机械效率的公式η＝Ｗ有用/Ｗ额外＝Ｇｈ／Ｆｓ（滑轮组竖直使用情况），测量工具是弹簧测力计和刻度尺；（２）通过比较滑轮组在不同使用条件下的机械效率，可以知道影响滑轮组机械效
6、率的两个主要因素是重物的重和动滑轮的重。
例３．用图12-3-2所示的滑轮组将重Ｇ＝12Ｎ的物体匀速提升20cm，所用的拉力Ｆ＝５Ｎ。求：
（１）所做的有用功；
（２）此时滑轮组的机械效率；
（３）当改为提升22N的重物时，该滑轮组的机械效率（忽略摩擦阻力）。
【解答】（１）使用此滑轮组的目的是提升重物，因此克服重物重做的功是有用功。Ｗ有用＝Ｇｈ＝12Ｎ×0.2m＝2.4Ｊ。
（２）绳子自由端移动的距离为Ｓ＝ｎｈ＝３×20ｃｍ＝0.6m，
Ｗ总＝ＦＳ＝５Ｎ×0.6m＝３Ｊ，
所以η＝Ｗ有用/Ｗ额外＝2.4Ｊ／３Ｊ＝80℅
（３） 设动滑轮重为Ｇ∕，当Ｇ＝12Ｎ时，Ｆ＝５Ｎ
7、由于摩擦不计，有：
Ｆ＝（Ｇ＋Ｇ∕）／ｎ，代入数据可求得Ｇ∕＝３Ｎ。
当Ｇ＝22Ｎ时，由于摩擦不计，克服动滑轮重做的功是额外功，Ｗ总＝Ｗ有用＋Ｗ额外＝Ｇｈ＋Ｇ∕ｈ，因此：η＝Ｗ有用/Ｗ额外＝Ｇｈ／（Ｇｈ＋Ｇ∕ｈ）＝80℅。
【点评】求滑轮组的机械效率时，一定要分清哪是有用功、额外功和总功。有用功通常有两种情况：当滑轮组竖直提升重物时，Ｗ有用＝Ｇｈ；当用滑轮组水平拉动重物时，Ｗ有用＝ｆｓ（ｆ是物体受到的摩擦力）。额外功一般是指克服机械重和机械内部摩擦做的功，当滑轮组竖直提升重物、摩擦不计时，Ｗ额外＝Ｇ∕ｈ；总功Ｗ总＝Ｗ有用＋Ｗ额外＝ＦＳ，当滑轮组竖直提升重物、摩擦不计时，Ｗ总＝Ｇｈ＋Ｇ∕ｈ。
在第（３）题中，当重物改变时，拉力大小和机械效率都发生了改变，用常用公式η＝Ｇｈ／Ｆｓ不能直接求出，可先根据Ｆ＝（Ｇ＋Ｇ∕）／ｎ（摩擦不计）求出拉力Ｆ，再代入求解；也可根据η＝Ｇｈ／（Ｇｈ＋Ｇ∕ｈ）直接求解。
浙ICP备2021020529号-1 | 浙B2-20240490 
