第三节 机械效率
有用功、额外功和总功
1．有用功：为了达到目的必须做的、对人们有用的功，用W有用表示．使用机械匀速提升物体时，W有用＝Gh.有用功是机械对物体做的功，等效人或动力直接对物体做的功．
2．额外功：使用机械时，克服机械自重及摩擦力做的功，是我们不需要但又不得不做的功，用W额外表示．
3．总功：人或动力对机械所做的功为总功，用W总表示．有用功加上额外功是总共做的功，它们之间的关系是W总＝W有用＋W额外．
把握好各部分做功的施力物体、受力物体，就可以突破难点．
机械效率(用希腊字母η表示，读音“ 依塔”)
1．定义：我们把有用功和总功之比叫做机械效率，机械效率通常用百分率表示，它只有大小，没有单位．
2．公式：η＝×100%．
3．规律：有用功总是小于总功，因此，机械效率总小于100%.
4．提高机械效率的主要办法：改进结构或减小摩擦．提高滑轮组机械效率的方法：(1)增大物重．(2)减小动滑轮重．
有用功、额外功和总功
典例1 用如图所示的滑轮组匀速提升200 N的重物，竖直向上的拉力F为100 N，重物被提升1 m，不计绳重和滑轮的摩擦，拉力做的额外功是100 J．
典例1图
根据W有＝Gh求出有用功，n＝3，根据s＝nh求出绳子自由端移动距离，根据W总＝Fs求出总功，根据W总＝W有＋W额求出克服动滑轮重做的额外功．
变式 [2024·河南]如图所示，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦．下列说法正确的是( C )
变式图
A．甲做的有用功多
B．乙做的总功多
C．甲做总功的功率大
D．乙所用装置的机械效率小
机械效率
典例2图
典例2 如图所示，用滑轮组提升重物时，重400 N的物体在10 s内匀速上升了1 m．已知拉绳子的力F为250 N，则提升重物的过程中( D )
A．做的总功是400 J
B．拉力F的功率是25 W
C．绳子自由端被拉下1 m
D．滑轮组的机械效率是80%
A、C.已知拉力大小，由图可知使用滑轮组承担物重的绳子股数n＝2，则s＝2h，求出拉力端移动距离，利用W＝Fs可求总功；B.知道做功时间，利用P＝求出拉力F的功率；D.已知物重和物体被提升高度，根据公式W＝Gh可计算出有用功；利用效率公式η＝×100%求滑轮组的机械效率．
变式图
变式 [2024·连云港]用如图所示滑轮组将重300 N的物体匀速提升1 m，拉力F大小为120 N，有用功为300J，滑轮组的机械效率为83.3%．
1．用滑轮组提升重物，滑轮组所做的功为有用功的是( A )
A．提升重物做功
B．克服动滑轮重力做功
C．克服摩擦力做功
D．克服绳重力做功
2．下列关于机械效率的说法中正确的是( D )
A．越省力的机械，机械效率越高
B．做功越慢的机械，机械效率越低
C．做功越多的机械，机械效率越高
D．总功相同时，额外功越小，机械效率越高
3．[2024·聊城]建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为300 N的建材从地面匀速运送到离地面8 m的高处，所用时间为40 s．已知动滑轮重为40 N，不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是( C )
第3题图
A．工人做的总功为2 400 J
B．工人拉力的功率为60 W
C．此过程中该装置的机械效率约为88%
D．可以通过增加动滑轮个数的方法提高该装置的机械效率
4．小明在课外兴趣小组探究“影响滑轮组机械效率的因素”时，用同一套滑轮组完成了如图所示的实验．那么他想探究的是滑轮组机械效率的高低与下列哪个因素的关系 ( A )
第4题图
A．被提升物体的重力 B．动滑轮的重力
C．物体被提升的高度 D．所用拉力大小
第5题图
5．[2024·青岛](多选)如图所示，小明用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别匀速提升两个质量相同的物体，绳端在相同时间内移动的距离相等．在提升过程中，若绳端拉力F1∶F2＝3∶2，下列说法正确的是( BCD )
A．物体的速度之比v1∶v2＝1∶2
B．有用功之比W有1∶W有2＝2∶1
C．总功之比W总1∶W总2＝3∶2
D．机械效率之比η1∶η2＝4∶3
6．如图所示，甲、乙分别表示A、B两机械某次工作时的有用功W有和额外功W额的关系，则A的机械效率为ηA＝25%；A、B的机械效率大小关系为ηA<ηB；总功的大小关系为WA＝WB.(后面两空均填“<”“>”或“＝”)
第6题图
7．小明和小强在测“滑轮组机械效率”的实验中，一同学组装好如图所示实验装置，他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置．
第7题图
(1)实验时，小明竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码升高，弹簧测力计读数为0.5 N；同时小强也用刻度尺测出钩码被提升的高度为10 cm，以上测量结果准确无误，其他被测物理量和计算数据记录如表所示：
(2)小明和小强通过计算得出该滑轮组机械效率为100%，他们意识到出现了错误，请你帮他俩找出错误的原因：弹簧测力计提升的高度应为0.3 m，不是
0.2 m．
(3)该滑轮组的机械效率实际为66.7%(精确到0.1%)．
(4)在实验中，若将钩码的重增加到6 N，则该滑轮组的机械效率将变大(填“变大”“变小”或“不变”)．第三节 机械效率
有用功、额外功和总功
1．有用功：为了达到目的必须做的、对人们有用的功，用 表示．使用机械匀速提升物体时，W有用＝Gh.有用功是机械对物体做的功，等效人或动力直接对物体做的功．
2．额外功：使用机械时，克服机械自重及摩擦力做的功，是我们不需要但又不得不做的功，用 表示．
3．总功：人或动力对机械所做的功为总功，用 表示．有用功加上额外功是总共做的功，它们之间的关系是 ．
把握好各部分做功的施力物体、受力物体，就可以突破难点．
机械效率(用希腊字母η表示，读音“ 依塔”)
1．定义：我们把 和 之比叫做机械效率，机械效率通常用百分率表示，它只有大小，没有单位．
2．公式：η＝ ．
3．规律：有用功总是小于总功，因此，机械效率总 100%.
4．提高机械效率的主要办法：改进 或减小 ．提高滑轮组机械效率的方法：(1)增大物重．(2)减小动滑轮重．
有用功、额外功和总功
典例1 用如图所示的滑轮组匀速提升200 N的重物，竖直向上的拉力F为100 N，重物被提升1 m，不计绳重和滑轮的摩擦，拉力做的额外功是 ．
典例1图
根据W有＝Gh求出有用功，n＝3，根据s＝nh求出绳子自由端移动距离，根据W总＝Fs求出总功，根据W总＝W有＋W额求出克服动滑轮重做的额外功．
变式 [2024·河南]如图所示，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦．下列说法正确的是( )
变式图
A．甲做的有用功多
B．乙做的总功多
C．甲做总功的功率大
D．乙所用装置的机械效率小
机械效率
典例2图
典例2 如图所示，用滑轮组提升重物时，重400 N的物体在10 s内匀速上升了1 m．已知拉绳子的力F为250 N，则提升重物的过程中( )
A．做的总功是400 J
B．拉力F的功率是25 W
C．绳子自由端被拉下1 m
D．滑轮组的机械效率是80%
A、C.已知拉力大小，由图可知使用滑轮组承担物重的绳子股数n＝2，则s＝2h，求出拉力端移动距离，利用W＝Fs可求总功；B.知道做功时间，利用P＝求出拉力F的功率；D.已知物重和物体被提升高度，根据公式W＝Gh可计算出有用功；利用效率公式η＝×100%求滑轮组的机械效率．
变式图
变式 [2024·连云港]用如图所示滑轮组将重300 N的物体匀速提升1 m，拉力F大小为120 N，有用功为 J，滑轮组的机械效率为 ．
1．用滑轮组提升重物，滑轮组所做的功为有用功的是( )
A．提升重物做功
B．克服动滑轮重力做功
C．克服摩擦力做功
D．克服绳重力做功
2．下列关于机械效率的说法中正确的是( )
A．越省力的机械，机械效率越高
B．做功越慢的机械，机械效率越低
C．做功越多的机械，机械效率越高
D．总功相同时，额外功越小，机械效率越高
3．[2024·聊城]建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为300 N的建材从地面匀速运送到离地面8 m的高处，所用时间为40 s．已知动滑轮重为40 N，不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是( )
第3题图
A．工人做的总功为2 400 J
B．工人拉力的功率为60 W
C．此过程中该装置的机械效率约为88%
D．可以通过增加动滑轮个数的方法提高该装置的机械效率
4．小明在课外兴趣小组探究“影响滑轮组机械效率的因素”时，用同一套滑轮组完成了如图所示的实验．那么他想探究的是滑轮组机械效率的高低与下列哪个因素的关系 ( )
第4题图
A．被提升物体的重力 B．动滑轮的重力
C．物体被提升的高度 D．所用拉力大小
第5题图
5．[2024·青岛](多选)如图所示，小明用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别匀速提升两个质量相同的物体，绳端在相同时间内移动的距离相等．在提升过程中，若绳端拉力F1∶F2＝3∶2，下列说法正确的是( BCD )
A．物体的速度之比v1∶v2＝1∶2
B．有用功之比W有1∶W有2＝2∶1
C．总功之比W总1∶W总2＝3∶2
D．机械效率之比η1∶η2＝4∶3
6．如图所示，甲、乙分别表示A、B两机械某次工作时的有用功W有和额外功W额的关系，则A的机械效率为ηA＝ ；A、B的机械效率大小关系为ηA ηB；总功的大小关系为WA WB.(后面两空均填“<”“>”或“＝”)
第6题图
7．小明和小强在测“滑轮组机械效率”的实验中，一同学组装好如图所示实验装置，他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置．
第7题图
(1)实验时，小明竖直向上 拉动弹簧测力计，使钩码升高，弹簧测力计读数为0.5 N；同时小强也用刻度尺测出钩码被提升的高度为10 cm，以上测量结果准确无误，其他被测物理量和计算数据记录如表所示：
(2)小明和小强通过计算得出该滑轮组机械效率为100%，他们意识到出现了错误，请你帮他俩找出错误的原因： ．
(3)该滑轮组的机械效率实际为 (精确到0.1%)．
(4)在实验中，若将钩码的重增加到6 N，则该滑轮组的机械效率将 (填“变大”“变小”或“不变”)．
