公式

机械效率的意义

相关实验

常见机械的机械效率

公式

斜面机械效率公式为：η=W有/W总=Gh/Fs。（G为物体重量，h为斜面竖直高度，F为拉力大小，s为斜面长度。）

推导公式：η=sinθ/μcosθ+sinθ

（θ为斜面倾角，μ为滑动摩擦系数）

推导过程：如图，将物体重力垂直分解为垂直于斜面的力F⊥和平行于斜面的力F∥，则：

η=W有/W总=Gh/Fs=Gh/(f+F')s=Gh/(μF⊥+F∥)s=Gsinθ*s/(μGcosθ+Gsinθ)*s=sinθ/μcosθ+sinθ

机械效率的意义

（1）机械效率是反映机械性能的优劣的重要标志之一。总功等于有用功与额外功之和，因而有用功只占总功的一部分。显然，有用功所占比例越大，机械对总功的利用率就越高，机械的性能就越好。物理中，用机械效率来表示机械对总功的利用率。

（2）在计算机械效率时，注意物理量名称所标示的意义。总功：即动力对机械所做的功，称之为动力功，也叫输入功。

理想机械：W总=W有用，W输入=W输出，W动=W阻。

实际机械：W总=W有用+W额外，W输入-W输出=W额外，W动=W有用阻力+W无用阻力

相关实验

1、研究斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系。

猜想：斜面的倾斜程度越大，机械效率越高

实验器材：斜面、木块、弹簧测力计、刻度尺

（实验过程中，保持木块的重量G不变，斜面长S不变，改变的是斜面的高度h和拉力F）

实验步骤：(将所测数据填入表格一中)

① 用弹簧测力计测出木块的重力G

② 用刻度尺量出斜面的长度S和高度h1

③ 用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动，读出拉力F1

④ 改变斜面的倾斜程度，量出斜面的高度h2

⑤ 用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动，读出拉力F2

计算公式：

W有1=Gh1 W有2=Gh2

W总1=F1S W总2=F2S

表格一：

斜面的倾斜程度　物体重量
G/N　斜面高度
h/m　沿斜面拉力
F/N 　斜面长度
s/m　有用功
W有/J　总功
W总/J　机械效率

较缓　　　　　　　

较陡　　　　　　　附：试验参考数据（九（3）班哈瑞同学测得的数据）

斜面的倾斜程度　物体重量
G/N　斜面高度
h/m　沿斜面拉力
F/N 　斜面长度
s/m　有用功
W有/J　总功
W总/J　机械效率

较缓　1.5　0.09　0.5　0.7　0.135　0.35　38.5%

较陡　1.5　0.09　0.7　0.7　0.255　0.49　52%结论：在其他条件一定时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高

2、研究斜面的机械效率与物体斜面之间接触面大小的关系。

猜想：斜面的机械效率与物体斜面之间接触面大小无关

实验器材：斜面、木块、弹簧测力计、刻度尺

（实验过程中，保持木块的重量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，和拉力F）（建议有困难的学生选此实验）

实验步骤：(将所测数据填入表格二中)

① 用弹簧测力计测出木块的重力G

② 用刻度尺量出斜面的长度S和高度h

③ 把木块平放，用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动，读出拉力F1

④ 把木块侧放，用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动，读出拉力F2

计算公式：W有=Gh　W总1=F1S　W总2=F2S

表格二：

接触面大小　物体重量
G/N　斜面高度
h/m　沿斜面拉力
F/N 　斜面长度
s/m　有用功
W有/J　总功
W总/J　机械效率

较小　　　　　　　

较大　　　　　　　附：试验参考数据（仅供参考，不得死记硬背，要实事求是）

接触面大小　物体重量
G/N　斜面高度
h/m　沿斜面拉力
F/N 　斜面长度
s/m　有用功
W有/J　总功
W总/J　机械效率

较小　1.5　0.17　0.7　0.7　0.255　0.49　52%

较大　1.5　0.17　0.7　0.7　0.255　0.49　52%结论：斜面的机械效率与物体斜面之间接触面大小无关

3、研究斜面的机械效率与它的粗糙程度的关系。

猜想：表面越光滑，机械效率越高

实验器材：斜面、木块、弹簧测力计、刻度尺

（实验过程中，保持木块的重量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和拉力F）

实验步骤：(将所测数据填入表格三中)

① 用弹簧测力计测出木块的重力G

② 用刻度尺两处斜面的长度S和高度h

③ 把木块放木板上，用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动，读出拉力F1

④ 在木板上铺好毛巾，用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动，读出拉力F2

计算公式：W有=Gh　W总1=F1S　W总2=F2S

表格三

斜面的粗糙程度　物体重量
G/N　斜面高度
h/m　沿斜面拉力
F/N 　斜面长度
s/m　有用功
W有/J　总功
W总/J　机械效率

较平滑　　　　　　　

较粗糙　　　　　　　附：试验参考数据（反对死记硬背，要实事求是）

斜面的粗糙程度　物体重量
G/N　斜面高度
h/m　沿斜面拉力
F/N 　斜面长度
s/m　有用功
W有/J　总功
W总/J　机械效率

较平滑　1.5　0.17　0.7　0.7　0.255　0.49　52%

较粗糙　1.5　0.17　1　0.7　0.255　0.7　36%结论：在其他条件一定时，斜面表面越粗糙，机械效率越低

4、研究斜面的机械效率与物体的重量的关系。

猜想：斜面的机械效率与物体的重量无关

实验器材：斜面、木块、弹簧测力计、刻度尺

（实验过程中，保持斜面长S不变，斜面的高度h不变，改变的是物体重量G和拉力F）

实验步骤：(将所测数据填入表格四中)

① 用弹簧测力计测出木块的重力G1，用刻度尺两处斜面的长度S和高度h

② 把木块放木板上，用弹簧测力计拉木块做匀速直线运动，读出拉力F1

③ 用弹簧测力计测出木块和钩码的重力G2

④ 用弹簧测力计拉木块和钩码做匀速直线运动，读出拉力F2

计算公式：W有1=G1h W有2=G2h

W总1=F1S W总2=F2S

表格四

物体重量　物体重量
G/N　斜面高度
h/m　沿斜面拉力
F/N 　斜面长度
s/m　有用功
W有/J　总功
W总/J　机械效率

较轻　　　　　　　

较重　　　　　　　附：试验参考数据（反对死记硬背，要实事求是）

物体重量　物体重量
G/N　斜面高度
h/m　沿斜面拉力
F/N 　斜面长度
s/m　有用功
W有/J　总功
W总/J　机械效率

较轻　1.5　0.17　0.7　0.7　0.255　0.49　52%

较重　2.5　0.17　1.2　0.7　0.425　0.84　51%**此处为51%是因拉力四舍五入所致。

结论：机械效率与物体重量无关

常见机械的机械效率

喷气推进系统：16%-24%

起重机：40%-50%

内燃机-----汽油发动机：22%-27%

|---柴油发动机：28%-30%

涡轮水泵：60%-80%

滑轮组：50%-70%