初中物理：12.3 机械效率 电子书
以下是一位一线物理教师精心整理的电子书，在此认真地分享。
在此温馨提醒一下：教材是需要精读的学习资料，精读是一种好习惯，读懂是高境界。
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第3节 机械效率
生活中我们常常会遇到“效率”这个词，例如学习效率、工作效率等。利用机械帮助我们完成某项任务，也会涉及效率问题，我们称为机械效率。要研
究机械效率，就要先研究使用机械做功的情况。
有用功和额外功
不使用机械直接提升物体做的功，与使用机械提升物体时做的功相同吗？
演示
使用动滑轮是否省功
1.如图12.3-1甲，用弹簧测力计将钩码缦慢地提升一定的高度，计算拉力所做的功。
2.如图12.3.1乙，用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，再次计算拉力所做的功。
这两次拉力所做的功一样吗?为什么?
实验结果表明，虽然在两次实验中钩码被提升了相同的高度，但第二次拉力做的功反而要多一些。这说明，尽管使用动滑轮会省力，但由于滑轮本
身所受的重力以及摩擦等因素的影响，我们要多做功。
在上面的实验中，无论是否使用滑轮，钩码都被提升了，这部分功是必须要做的，叫做有用功，用W有表示。若用滑轮组提升钩码，我们还不得不克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做一些功，这部分功叫做额外功，用W额表示。有用功与额外功之和是总共做的功，叫做总功，用W总表示。总功、有用功和额外功之间的关系为
W总= W有+W额
机械效率
在保证所做有用功一定的情况下，人们总是希望额外功越少越好。即额外功在总功中所占的比例越少越好。物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率。如果用η(读作aita)表示机械效率，那么有
使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1的。机械效率通常用百分数表示。
例题 起重机把质量为0.5t的重物匀速提升了3m，而它的电动机所做的功是3.4x104 J，起重机的机械效率是多少？g 取10 N/kg。
解 起重机匀速提升重物所用的力与物体所受的重力大小相等
F=G=mg=0.5x103kgx 10N/kg=5x103 N
起重机提升重物所做的功是有用功
W有=Fh=5x103Nx3m=1.5x104 J
起重机的电动机所做的功是总功
W总=3.4x 104 J
因此，起重机的机械效率
这台起重机的机械效率为44%。
起重机的机械效率一般为40%~50%，抽水机的机械效率一般为60%~80%。
下面我们]通过实验测量滑轮组的机械效率。实验之前应该考虑：需要测量哪几个量？怎样计算有用功？怎样计算总功？
实验
测量滑轮组的机械效率
1.用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格。
2.按照图12.3-2安装滑轮组，分别记下钩码和绳端的位置。
3.缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格。
4.算出有用功W有、总功W总、机械效率η并填入表格。
改变钩码的数量，重复上面的实验。
你在三次实验中测得的机械效率一样吗？分析你的测量结果，看看影响滑轮组的机械效率的因素有哪些。
提高机械效率可以充分地发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济
效益有重要的意义。提高机械效率的主要办法是改进结构，使它更合理、更
轻巧。在使用中按照技术规程经常保养，使机械处于良好的状态，对于保持
和提高机械效率也有重要作用。
动手动脑学物理
1.有没有机械效率为100%的机械？为什么？举例说明，通过什么途径可以提高机械效率。
2.一台起重机将重3 600N的货物提高4 m，起重机做的有用功是多少？如果额外功是9 600J，总功是多少？机械效率是多少？起重机所做的额外功是由哪些因素引起的？
3.在斜面上拉一个重4.5 N的物体匀速拉到到高处(图12.3-3)，沿斜面向上的拉力为1.8N，斜面长1.2m、高0.3m。把重物直接提升h所做的功作为有用功，求这个斜面的机械效率。
4.用一个动滑轮在5 s内将一重为200N的物体向上提起3 m，拉力为150 N。这个动滑轮的机械效率是多少？拉力的功率有多大?