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机械效率
第十二章 · 简单机械 · 第4节
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L24CH12·S4

机械效率MECHANICAL EFFICIENCY

✓ 交互模拟 3个实验 有用功 · 额外功 · η=W有/W总
有用功 vs 额外功 vs 总功 直接提升 h F=G G W有用 = G·h W额外 = 0 W总 = G·h 使用滑轮提升 F h G W有用 = G·h W额外 > 0 W总 = F·s
有用功与额外功对比
200N
2.0m

直接提升

W有用— J
W额外0 J
W总— J

滑轮提升

W有用— J
W额外— J
W总— J
使用任何机械都不能省功
1
有用功和额外功
Useful work and extra work

将钩码提升一定高度是我们的工作目的。使用动滑轮提升钩码时,动滑轮对钩码的拉力所做的功是有用功;弹簧测力计的拉力所做的功是总功。

三种功的关系
W总 = W有用 + W额外
结论 使用任何机械都不能省功
在使用机械时,动力对机械所做的功(总功),等于机械对物体做的功(有用功)与克服机械自身重力和摩擦等做的功(额外功)之和。因为额外功总是存在的,所以总功总是大于有用功,即使用任何机械都不能省功。
2
机械效率
Mechanical efficiency

有用功跟总功的比值叫作机械效率,用符号 η 表示。

η = W有用 / W总
由于有用功总是小于总功,所以机械效率总是小于1,通常用百分数表示。机械效率是衡量机械性能的重要指标。
常见机械的机械效率
机械效率计算器 F G h s = 2h 0% 25 50 75 100% 0% 机械效率 η 低 中 高
滑轮组机械效率计算
200N
0.5m
120N
1.0m
W有用— J
W总— J
W额外— J
η = — %
3
例题
Worked example
例题 起重机提升重物
题目:起重机把质量为 0.5t 的重物匀速提升了 3m,电动机所做的功是 3.4×10⁴ J。求起重机的机械效率。(g取10N/kg)

解:
(1)物重 G = mg = 0.5×10³ kg × 10 N/kg = 5×10³ N
(2)有用功 W有用 = Fh = Gh = 5×10³ N × 3m = 1.5×10⁴ J
(3)总功 W总 = 3.4×10⁴ J(已知)
(4)机械效率 η = W有用 / W总 = 1.5×10⁴ / 3.4×10⁴ ≈ 0.44 = 44%
测量滑轮组的机械效率 第 1 次实验 F G 0 2 4 6 8 cm h=0 点击"测量"按钮开始实验 物重越大,机械效率越高
实验数据记录
次数G/Nh/mF/Ns/mW有用/JW总/Jη
11000.10—0.20———
22000.10—0.20———
33000.10—0.20———
4
提高机械效率的方法
How to improve mechanical efficiency

在实际生产中,提高机械效率可以更充分地发挥机械设备的作用,具有十分重要的经济意义。提高机械效率的主要方法有:

拓展 为什么物重越大效率越高?
当使用同一滑轮组提升不同重量的物体时,额外功(克服动滑轮自重和摩擦所做的功)基本不变。因此,物重越大,有用功在总功中所占的比例就越大,机械效率就越高。这也是为什么在安全范围内增大物重可以提高机械效率。
Q
随堂测验
检验你对机械效率的理解
1. 机械效率的公式是?
正确!机械效率等于有用功跟总功的比值,即 η = W有用 / W总。有用功总是小于总功,所以 η 总是小于1。
不对~ 机械效率是有用功跟总功的比值,即 η = W有用 / W总,不是乘积或求和。
2. 机械效率总是____1。
正确!由于额外功总是存在的,有用功总是小于总功,所以机械效率总是小于1(小于100%)。
不对~ 因为使用任何机械都有额外功(克服摩擦、动滑轮自重等),W有用 < W总,所以 η < 1。
3. 起重机的机械效率一般为?
正确!起重机的机械效率一般为40%~50%。而抽水机的机械效率一般为60%~80%。
不对~ 起重机的机械效率一般为40%~50%。60%~80%是抽水机的机械效率。
4. 提高机械效率的主要方法是?
正确!提高机械效率的方法是:①改进结构,使机械设备更合理、更轻巧;②按照技术规程经常保养,减小摩擦。这样才能减少额外功,提高有用功在总功中的比例。
不对~ 提高效率应减少额外功,方法是改进结构使更轻巧 + 经常保养减小摩擦,而不是增加额外功或使用更复杂的机械。
🔬实验 📖知识 📝测练 🚨红线 📋总结
!
🚨判零分 ×3条红线
本节 3 条 高频判零分点,阅卷组红线:错一处 = 整题零分。
判零分 × 3 条红线REDLINES · ZERO SCORE TRIGGERS
  1. 有用功/总功混淆 → 零分;正确:W有用=为达目的必须做的功 / W总=有用功+额外功
  2. 机械效率η>100% → 零分;正确:任何机械η<100%,因为有额外功(摩擦等)
  3. 忽略额外功 → 零分;正确:W总 = W有用 + W额外(克服摩擦、动滑轮自重等)
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01
课程导入
约1分30秒
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02
有用功与额外功
约2分00秒
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03
总功
约2分00秒
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04
机械效率概念
约2分00秒
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05
探究实验
约2分00秒
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06
提高效率的方法
约2分00秒
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07
生活应用
约2分00秒
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08
易错点辨析
约2分00秒
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09
本课总结
约1分30秒
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📋本课总结 · 1 页精华卡
核心考点 · 公式 · 判零分点 · 一页带走
✅ 一句话速记
η = W有用 / W总 × 100%
有用功W有用为达到目的必须做的功(如提升重物做的功)
额外功W额外非需要但不得不做的功(克服摩擦、动滑轮自重等)
总功与效率W总 = W有用 + W额外 · η = W有用/W总 × 100%
⛔ 判零分有用/总功混淆 / η>100% / 漏算额外功 → 任一条 = 零分
⭐ 中考频率★★★★★ 必考
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