人教版2023年八年级物理下册同步精品讲义课时12.3 机械效率【学生版+解析】.docxVIP

课时12.3机械效率（原卷版）

【学习目标】

1.知道什么是有用功、额外功和总功；

2.理解机械效率的概念；

3.通过测量滑轮组机械效率加强对机械效率的理解；

4.会进行有关机械效率的计算。

【知识导图】

【基础知识】

知识点一、有用功、额外功和总功

1.物体探究：使用动滑轮是否省功

【实验过程与记录】

(1)如图甲所示，用弹簧测力计将重力已知的钩码缓慢地提升一定的高度，测出手移动的距离，钩码上升的高度，读出弹簧测力计的读数，并将数据填入表格。

(2)如图乙所示，用弹簧测力计和一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，将相应数据填入表格。

实验序号

手的拉力F/N

手移动的距离s/m

钩码的重力G/N

钩码上升的高度h/m

1

2

0.1

2

0,1

2

1.1

0.2

2

0.1

(3)计算两次实验中拉力所做的功

【实验结论】

实验结果表明，虽然在两次实验中钩码被提升相同的高度，但第二次拉力做的功要多一些。

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，使用动滑轮我们要多做功。

2.有用功、额外功和总功

(1)有用功：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。若重物的重力为G，提升的高度为h，则W有=Gh。

(2)额外功：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而多做一些功，这部分功叫做额外功，用表示W额。额外功是对人们没有用但不得不做的功。

(3)总功：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。

(4)总功、有用功、额外功的单位都是焦(J)。

教材深挖

从人与机械的角度理解总功和有用功

人借助机械对物体做功时，一般情况下人对机械做的功为总功，而机械对物体做的功为有用功.由此，有用功也可以理解为不使用机械而直接对物体所做的功。

★方法技巧区分有用功和额外功的方法

判断有用功、额外功要看做功的过程中，我们想要达到的目的是什么，实现这一目的所做的功就是有用功，目的之外的功就是额外功。例如，用桶打水，提水是我们的目的，提水做的功是有用功，提桶做的功就是额外功；从水里捞桶，捞起桶是我们的目的，提起桶做的功就是有用功，而对桶中的水所做的功就是额外功。

3.三种简单机械的有用功、额外功和总功

种类

杠杆

滑轮组

斜面

图示

有用功

W有=Gh

W有=Gh

W有=Gh

额外功

若不计摩擦：W额=G杆·h杆

若不计绳重及摩擦：W额=G动h

W额=fl

总功

W总=Fs

W总=Fs

W总=Fl

三者关系

W总=W有+W额

【典例1】如图所示，小明利用两个倾角不同的斜面进行实验，将同一木块分别从两斜面底端匀速拉至斜面顶端，下列说法正确的是（）。

A．若斜面粗糙程度相同，拉力所做的额外功W甲额＝W乙额

B．若斜面粗糙程度相同，拉力所做的额外功W甲额＞W乙额

C．若甲、乙斜面光滑，则拉力F甲＞F乙

D．若甲、乙斜面光滑，则拉力所做的总功W甲总＜W乙总

知识点二、机械效率

1.使用机械时额外功不可避免

使用机械做功时，额外功是不可避免的。由于额外功是我们不需要的，它白白浪费能量，因此使用不同机械来对物体做功时，人们总是希望额外功越少越好，或者说有用功在总功中所占的比例越大越好。有用功占总功的比例反映了机械的一项性能，在物理学中用机械效率来表示这一性能。

2.机械效率

定义

物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η表示

公式

（机械效率是一个比值，它没有单位，通常用百分数表示）

物理意义

机械效率越高，做的有用功占总功的比例就越大

可变性

机械效率不是固定不变的，机械效率反映的是机械在一次做功过程中有用功跟总功的比值，同一机械在不同的做功过程中，有用功不同，机械效率也会不同

特点

因为使用机械时，不可避免地要做额外功，故任何机械的机械效率都小于1,只有在理想情况下机械效率才为1

注意

机械效率的高低与是否省力、滑轮组绳子的绕法、物体被提升的高度及速度等无关

▲拓展培优“不省功”的两层含义

我们常说使用任何机械都“不省功”，这里“不省功”有两层含义：一是对于理想机械，没有额外功时，使用机械所做的功跟不用机械所做的功相等；二是对于非理想机械，因为要克服机械自重和摩擦等做额外功，所以需要做的功一定大于不用机械直接做的功。

3.功、功率和机械效率的比较

物理量

意义

定义

符号

公式

单位

说明

功

做功，即能量的转化

力与物体在力的方向上移动距离的乘积

W

W=Fs

J

(1)功率大小由功和时间共同决定，单独强调任何一方面都是错误的。

(2)功率和机械效率是两个不同的物理量，它们之间没有直接关系

功率

表示物体做功的快慢

功与做功时间之比

P

W

机械效率

反映机械