11.5机械效率（解析版）.docx
苏科版九年级上册
第十一章《简单机械和功》
11.5机械效率
【知识梳理】
一、三种功
1.有用功：人利用机械在达到目的的过程中，所做的对人们有用的功，叫做有用功。有用功相当于不使用机械时，人直接对物体所做的功。
注意：机械的使用目的，决定了有用功是克服哪个力做功。
2.额外功：在工作时，人们不需要的但不得不做的功，叫做额外功。使用机械时，由于克服机械摩擦以及机械自重所做的功就是额外功。
3.总功：动力做的功，也即有用功加额外功。
二、机械效率
机械效率：有用功跟总功的比值叫机械效率。
1.公式
（1）定义式：
（2）变形式：
注意：有用功总小于总功，机械效率总小于1。机械效率用百分数表示，公式中的百分号不可省略。
2.机械效率的常见错误理解
错误一：机械越省力，机械效率越高
解释：一般情况下，机械越省力就越复杂，额外功就越多，机械效率就越低。
错误二：机械做功越多，机械效率越高
解释：机械做功越多，有用功、额外功、总功均增多，机械效率不变。
错误三：机械功率越大，机械效率越高
解释：机械功率越大，做功越快，但机械效率与功率无关。
3.提高机械效率的方法：
（1）额外功一定时，增大有用功；
（2）有用功一定时，减小额外功；
（3）增大有用功的同时减小额外功。
4.实验：探究影响滑轮组机械效率的因素
（1）实验原理：
（2）需要测量的物理量：物体的重力G、物体被提升的高度h、拉力F、绳子自由端移动的距离s
（3）实验器材：钩码、铁架台、滑轮、细线；弹簧测力计、刻度尺
（4）实验方法：控制变量法
①探究滑轮组的机械效率与物重的关系时，使用相同的滑轮组，改变所挂钩码的数量；
②探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力的关系时，控制所挂钩码的数量相同，改变滑轮组中动滑轮的重力；
（5）实验操作
①按照图示安装滑轮组，测钩码重力G并记钩码和绳端的位置；
②用弹簧测力计缓慢拉动绳端，使钩码匀速上升，读出拉力F的值，并测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s；记录实验数据填入表格中；
次数
钩码重G/N
钩码上升的高度h/m
有用功
W有用/J
弹簧测力计示数F/N
绳子自由端移动的距离s/m
总功
W总/J
机械效率
η
③多次改变钩码的数量，重复步骤（2）实验；
④改变绳子的绕法，重复步骤（2）实验；
⑤用动滑轮质量不同的两个滑轮组吊相同的构码，重复步骤（2）实验；
⑥分别计算出机械效率，分析测量结果，讨论影响机械效率的因素。
（6）注意事项：
①实验中弹簧测力计沿竖直方向匀速拉动，目的是保证拉力等于弹簧测力计的示数；
②绳子自由端移动的距离和物体上升高度的关系s=nh(n为作用在动滑轮上绳子的股数)；
③在读数时，不能停住，要在匀速运动时度测力计示数，因为静止时读数小于匀速运动时的读数；
④没有刻度尺也能完成实验，可以通过绕绳的方式即n’的股数来确定物体上升的高度和绳端移动距离的倍数关系。
（7）交流反思：
①分析实验数据，总结滑轮组机械效率的影响因素：物体重力、动滑轮重力；
②提高滑轮组机械效率的方法：减少机械间的摩擦、减小动滑轮的重力、增加物重；
③滑轮组的机械效率与物体被提升的高度及滑轮组的绕线方式无关；
④物重增大，额外功也变大，是因为随着物重的增加，滑轮与轴之间的摩擦力增大，克服摩擦力做的额外功增加。
（8）实验结论：
在其他条件相同时，动滑轮越重，机械效率越低；在绳子所能承受的范围内，所吊物体越重，机械效率越高。
5.实验：探究影响斜面机械效率的因素
（1）实验原理：
（2）需要测量的物理量：物体的重力G、斜面的高度h、拉力F、斜面的长度s
（3）实验器材：斜面、重力不同长方体物块、弹簧测力计、刻度尺、毛巾、棉布、大木块（用来垫高）
（4）实验方法：控制变量法
①探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系时，控制物体重力、与斜面接触面积、斜面长s不变，改变的是斜面的高度h从而改变斜面倾斜程度；
②探究斜面的机械效率与物体斜面之间接触面大小的关系时，控制木块的重量G不变，斜面长s不变，斜面的高度h不变，改变的是物体斜面接触面积使（用同一个长方体物块，使它的不同面与题意个斜面接触）
③探究斜面的机械效率与它的粗糙程度的关系时，控制木块的重量G不变，斜面长s不变，斜面的高度h不变，改变的是斜面的粗糙程度（使用同一个长方体物块的同一个面，使它分别在倾角相同的木板、铺由毛巾、棉布的斜面上运动）；
④探究斜面的机械效率与物体的重力的关系时，控制斜面粗糙程度相同、接触面积相同，斜面长s不变，斜面的高度h不变，改变物体重力G。
（5）注意事项：
要使用弹簧测力计拉着物体沿斜面方向匀速运动。
（6）实验表格下表可供参考（按照下表做实验时需要控制斜面粗糙程度一定）
斜面倾斜程度
物体的重力
G/N
斜面高度
h/m
有用功
W有/J
拉力F/N
斜面长