第2课时 测量机械效率
测量滑轮组的机械效率
(1)实验原理：η＝.
(2)实验器材：滑轮组、铁架台、钩码若干、刻度尺、弹簧测力计、细线．
(3)实验步骤：
①用弹簧测力计测量钩码所受的重力G.
②按照如图甲所示安装滑轮组，分别记下钩码和绳端的位置．
③缓慢匀速拉动弹簧测力计，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.
④算出有用功W有用、总功W总、机械效率η并填入表格．
⑤改变滑轮组缠绕方式，重复上面实验．
⑥改变钩码的数量，重复上面的实验．
⑦换用由一个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组，重复上述实验．
(4)实验结论：
①滑轮组机械效率高低与滑轮组缠绕方式无关，与物体的重力和动滑轮的重力有关；
②所用滑轮组一定时，提升的物体越重，机械效率越高；
③使用不同滑轮组提升同一重物时，动滑轮越重，机械效率越低．
(5)实验评估：
①实验中绳子自由端应沿竖直方向缓慢匀速直线拉动，若倾斜方向拉动或过快拉动会使绳子自由端拉力偏大，所测机械效率偏低．
②实验中若缺少刻度尺也能测出滑轮组机械效率，根据公式η＝＝，滑轮组机械效率高低与绳子自由端移动距离、物体被提升高度无关．
③为避免偶然性，应多次实验．
斜面的机械效率
(1)实验原理：η＝.
(2)影响斜面机械效率的因素：其他条件不变时，斜面的倾角越小，机械效率越低；在其他条件不变时，斜面越光滑，机械效率越高；斜面的机械效率与斜面的长度、物体的重力等因素无关．
(3)提高斜面的机械效率
①在斜面粗糙程度一定时，斜面越 ，机械效率越 ．
②在斜面倾斜程度一定时，斜面越 ，机械效率越 ．
测滑轮组的机械效率
典例1 [2023·绥化]如图1所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用图2甲、乙、丙三个实验装置进行实验，测得的实验数据如表所示．(钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大)
典例1图
(1)在实验中，应沿竖直方向 拉动弹簧测力计．
(2)第一次实验中，如图1所示，弹簧测力计的示数是 N，机械效率是 (精确到0.1%)．
(3)由1、2两次实验数据可得出结论： ．
(4)由 两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低．
(5)在第三次实验操作的基础上，如图2丁所示改变绳端拉力方向，测得的滑轮组机械效率将 (填“偏高”“偏低”或“不变”)．
(1)实验过程中要匀速直线拉动弹簧测力计，弹簧测力计示数不变，便于读数；(2)弹簧测力计使用前要观察它的量程和分度值，再根据指针所指示的刻度去读数，根据表中数据利用η＝×100%求第一次实验机械效率；(3)根据表中数据分析得出结论；(4)不考虑绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率跟提起的物重、动滑轮的重有关，在提起的物重一定时，动滑轮越重，机械效率越低；在动滑轮重相同时，提起的物体越重，机械效率越高；(5)分析拉力F向右倾斜时大小的变化，得出机械效率的变化．
变式 [2024·普宁期末]在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明用同一滑轮组(滑轮和绳子都相同)进行了三次实验(如图所示)，实验数据记录如表所示：
变式图
(1)实验中要 拉动弹簧测力计，使钩码升高．
次序 钩码重/N 钩码上升距离/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率/%
1 2 10 0.8 30 83.3
2 4 10 1.5 30 ★
3 6 10 2.2 30 90.0
(2)表格中★处应为 ．
(3)分析以上实验数据可以得出结论同一滑轮组提升物重越重，滑轮组的机械效率越 ．
(4)小明进一步研究实验过程，算出每一次实验中总功与有用功的差值ΔW，发现每一次都不同，可能是 的额外功不同导致的．
(5)另一实验小组改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁的η与G动关系图像．分析图像可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组机械效率越 ；分析图像中的A点可知，此时被提升物体所受的重力 ．
A．大于12 N B．等于12 N C．小于12 N
测斜面的机械效率
典例2 [2022·海南]小明发现公共场所为残障人士设计的无障碍通道是斜面，且不同的斜面通道的倾斜程度有所不同，这引发了小明对斜面的兴趣．他想了解斜面的机械效率是否与倾斜程度有关，便与实验小组的小伙伴们用如图所示装置进行实验探究．
典例2图
(1)测量斜面的机械效率，需要的测量工具是 、 ．
(2)请设计出实验数据记录表．
如表所示：
实验序号 斜面的倾斜程度 物体重力G/N 拉力F/N 斜面高度h/m 斜面长度s/m W有/J W总/J 机械效率η
1
2
3
(3)准备动手实验时，有小伙伴提出，斜面的机械效率还可能跟斜面的粗糙程度有关．则他们要探究斜面的机械效率是否与倾斜程度有关时，应当保持 不变，这里采用的科学研究方法是 ．
(1)机械效率涉及力和移动距离，所以需要弹簧测力计和刻度尺；(2)探究斜面的机械效率是否与倾斜程度有关，需要记录倾斜角度和机械效率相关的物理量；(3)对探究实验“斜面的机械效率是否与倾斜程度有关”，改变某一个变量，控制其他量不变，看最终结果是否会有影响，这种方法叫作控制变量法．
变式 [2024·仁寿县期末]在探究“影响斜面机械效率的因素”的实验中，小丁猜想斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关，小王猜想可能跟斜面的粗糙程度有关．为了验证以上猜想是否正确，于是他们将找来一块长木板的一端垫高，构成长度一定，高度可调的斜面．用弹簧测力计拉着同一木块沿斜面匀速向上运动．已知玻璃面和棉布面粗糙程度均匀，实验的情景如图所示，获得的数据如表所示，请回答相关问题．
实验次序 斜面的倾斜角度 斜面的粗糙程度 物重G/N 沿斜面高度h/m 斜面长度s/m 沿斜面拉力F/N 机械效率η
1 20° 玻璃面 2.1 0.09 0.5 0.6 63%
2 30° 玻璃面 2.1 0.21 0.5 1.1 80.2%
3 45° 玻璃面 2.1 0.36 0.5 1.8
4 45° 棉布面 2.1 0.36 0.5 2.0 75.6%
(1)表格中缺少1个数据，请补充完整．
(2)在实验操作过程中，应沿平行于斜面的方向向上 拉动木块；斜面在我们生活中的应用有 (写出一种即可)．
(3)分析表中数据可得出结论：在其他条件一定时斜面的倾斜角度越小越 (填“省力”或“费力”)，机械效率越
(填“高”或“低”)．
(4)根据第4次实验数据，可以计算出木块在棉布表面受到的摩擦力是 N.
变式图
1．[2024·新华区期末]小明正在探究斜面的机械效率与哪些因素有关．他用沿斜面向上的力F匀速拉动小车．实验时记录的部分数据如表所示，斜面的材料相同．下列说法不正确的是( )
次序 斜面的倾斜程度 小车重力G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长s/m 斜面的机械效率
1 较缓 1.0 0.2 0.30 1
2 较陡 1.0 0.2 0.36 0.8 69.4%
3 最陡 1.0 0.2 0.48 0.5 83.3%
A.第1次实验中斜面的机械效率为66.7%
B．第3次实验的额外功为0.04 J
C．从表格中的数据可以看出，小明正在探究斜面机械效率与斜面倾斜程度的关系
D．盘山公路、汽车方向盘、自行车脚踏板的物理模型都属于斜面
2．[2024·临淄区期末](多选)在“测量滑轮组的机械效率”实验中，用如图所示的某滑轮组进行了3次实验，记录的数据如表所示．下列说法正确的是( )
第2题图
实验次序 物重G/N 物体上升高度h/cm 测力计示数F/N 测力计移动的距离s/cm 机械效率η/%
1 6 3 2.5 9 80.0
2 8 3 3.2 9
3 10 3 3.9 9 85.5
A.由表中数据可知，实验是用图甲所示的滑轮组进行操作的
B．第2次实验时做的有用功为24 J，滑轮组的机械效率是83.3%
C．由表中数据可得出：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高
D．实验时不能等弹簧测力计静止时读数，原因是忽略了摩擦对滑轮组机械效率的影响第三节 机械效率
第1课时 功的原理 机械效率
功的原理
1．实验探究：比较手直接对物体做功与通过 对物体做功的大小关系．
2．内容：大量事实证明，使用机械时，人们所做的功都不会 不用机械时所做的功，也就是使用任何机械都不省 ．这个结论叫作功的原理．
(1)不考虑摩擦和自身重力的机械，称为理想机械．在理想机械中，人们对机械所做的功与机械对物体所做的功相等．
(2)实际生活中，由于机械自重和摩擦的存在，人们在使用机械时，不可避免要克服摩擦和机械自重额外做功，因此人们对机械所做的功总是大于机械对物体所做的功．
3．使用任何机械都不省功，但人们还使用机械，目的：省力、省距离或方便操作．
4．有用功
(1)定义：对实现目的有用的那部分功叫作 ．
(2)当用机械匀速提升物体时，有用功在数值上等于物体所受重力与升高距离的乘积，即W有用＝ ．当用机械克服物体与其他接触面间的摩擦力做功时，如用滑轮组水平拉动物体时，有用功在数值上等于摩擦力与物体移动距离的乘积，即W有用＝ ，s为物体水平移动的距离，而不是绳子自由端移动的距离．
5．额外功：为达到一定目的并不需要但又不得不做的功．使用机械时，克服机械的 和 所做的功就是额外功，用W额外表示．
6．总功：人们在使用机械做功的过程中，拉力或动力做的功叫作总功，总功等于有用功和额外功的总和，即W总＝ ．
机械效率
1．机械效率的定义：使用机械做功时，有用功占总功的份额越大越好．在物理学中，将有用功W有用跟总功W总的比值叫作 ．如果用η表示机械效率(常用百分数来表示)，那么η＝ ．
(1)机械效率通常用百分数来表示，它只有大小，没有单位．实际机械在使用过程中，有用功总小于总功，因此，机械效率总小于1，即使用任何机械都不能省功．
(2)机械效率的大小由有用功和总功两个因素决定，分析机械效率高低是不能只看一个因素，如“有用功多的机械，机械效率一定大”这种说法是错误的．
(3)机械效率和功率是完全不同的两个物理量，机械效率大的机械，功率不一定大；功率大的机械，机械效率也不一定高．
2．三种简单机械有用功、额外功、总功、机械效率的简单计算
功的原理
典例1 [2024·杭州模拟]如图所示，分别沿光滑的斜面AB和AC将相同的重物搬到车厢上，如果沿斜面的拉力分别为FB和FC，所做的功分别为WB和WC，则( )
典例1图
A．FB＝FC，WB>WC B．FB＝FC，WBC．FBFC，WB＝WC
使用斜面可以省力但不能省功，斜面高度一定时，斜面越长越省力．
变式 [2022·泰山区期末]如图所示，往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去．工人用2 m长的斜面，把800 N的重物提高1 m，假设斜面很光滑，没有摩擦．下列说法中( )
①用斜面可以省功
②用斜面可以省力
③沿斜面向上的推力为400 N
④沿斜面向上的推力为800 N
变式图
A．只有①③正确 B．只有②③正确
C．只有①④正确 D．只有①②③正确
机械效率与功率
典例2 [2024·泰安期末]有关机械做功、功率、机械效率，下列说法正确的是( )
A．越省力的机械，机械效率越高
B．做功越多的机械，功率越大
C．做有用功越多的机械，效率越高
D．有用功与总功的比值越大的机械，机械效率越高
使用机械时，有用功与总功的比值叫机械效率；物体在单位时间完成的功叫功率，是表示做功快慢的物理量．特别要注意功率与机械效率是两个不同的物理量，它们之间没有任何关系．
变式 [2024·任城区期末]理解物理概念是学好物理的关键之一．下列关于功、功率、机械效率的说法正确的是( )
A．功率大的机器做功一定快
B．机械做功少，功率一定小，机械效率一定低
C．额外功少的机械，机械效率一定高
D．做功时间越少，机器的功率越大
滑轮组机械效率的分析与计算
典例3 [2024·苏州]某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重为5 t．起重机将3 600 kg的钢板匀速提升到10 m高的桥墩上，滑轮组的机械效率为80%.不计钢丝绳的重力和摩擦，g取10 N/kg.求
典例3图
(1)克服钢板重力做的功W有用；
(2)钢丝绳的拉力F；
(3)滑轮组满载时的机械效率(保留一位小数)．
变式 [2024·德城区期末]如图所示，重800 N的物体在100 N水平拉力F的作用下，以0.1 m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了20 s，滑轮组的机械效率为60%，物体与地面间的滑动摩擦力为 ．
变式图
斜面机械效率的分析与计算
典例4 [2024·张店区期末](多选)如图所示，工人师傅用600 N的力沿着4 m长的斜面，将一物体匀速推到高1.5 m的车上，该过程中斜面的机械效率是75%，下列说法正确的是( )
典例4图
A．使用斜面是为了省距离
B．物体在斜面上受到的摩擦力为150 N
C．工人师傅做的功是2 400 J
D．物体重为1200 N
变式 [2024·沂源县期末]如图所示，供轮椅通行的斜坡长L＝4 m，高h＝2 m．小聪用沿斜坡向上的拉力将重为200 N的木箱从底端拉到顶端．若斜坡是光滑的，他所做的功为 J，所用的拉力是 N 若斜坡的机械效率为80%，所用的拉力是 N，木箱所受摩擦力的大小为 N.
变式图
1．[2024·莱州期末]关于功、功率、机械效率，下列说法正确的是( )
A．做功慢的功率小
B．做功多的功率大
C．使用机械一定省力
D．做有用功越少的机械效率越低
2．[2024·北京](多选)用某滑轮组提升重物时，绳子自由端拉力做功随时间变化的关系如图所示，在20 s内绳子自由端竖直匀速移动16 m，重物竖直匀速上升4 m．已知动滑轮总重100 N，提升的物体重800 N．关于该过程，下列说法正确的是( )
第2题图
A．绳子自由端拉力的功率为200 W
B．额外功为400 J
C．绳子自由端拉力的大小为250 N
D．滑轮组的机械效率约为88.9%
3．如图所示，工人利用轻质滑轮组水平匀速搬运货物A使其前进2 m，已知该滑轮组的机械效率为80%，货物A与地面的摩擦力为40 N，则该滑轮组的额外功为 J.
第3题图
4．[2024·自贡]如图所示，把重为40 N的物体从斜面底端匀速推到斜面顶端，斜面长2 m，高0.6 m，沿斜面的推力F为20 N．那么，此过程中有用功是 J，斜面的机械效率是 ， 物体所受摩擦力大小为 N.
第4题图第2课时 测量机械效率
测量滑轮组的机械效率
(1)实验原理：η＝.
(2)实验器材：滑轮组、铁架台、钩码若干、刻度尺、弹簧测力计、细线．
(3)实验步骤：
①用弹簧测力计测量钩码所受的重力G.
②按照如图甲所示安装滑轮组，分别记下钩码和绳端的位置．
③缓慢匀速拉动弹簧测力计，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.
④算出有用功W有用、总功W总、机械效率η并填入表格．
⑤改变滑轮组缠绕方式，重复上面实验．
⑥改变钩码的数量，重复上面的实验．
⑦换用由一个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组，重复上述实验．
(4)实验结论：
①滑轮组机械效率高低与滑轮组缠绕方式无关，与物体的重力和动滑轮的重力有关；
②所用滑轮组一定时，提升的物体越重，机械效率越高；
③使用不同滑轮组提升同一重物时，动滑轮越重，机械效率越低．
(5)实验评估：
①实验中绳子自由端应沿竖直方向缓慢匀速直线拉动，若倾斜方向拉动或过快拉动会使绳子自由端拉力偏大，所测机械效率偏低．
②实验中若缺少刻度尺也能测出滑轮组机械效率，根据公式η＝＝，滑轮组机械效率高低与绳子自由端移动距离、物体被提升高度无关．
③为避免偶然性，应多次实验．
斜面的机械效率
(1)实验原理：η＝.
(2)影响斜面机械效率的因素：其他条件不变时，斜面的倾角越小，机械效率越低；在其他条件不变时，斜面越光滑，机械效率越高；斜面的机械效率与斜面的长度、物体的重力等因素无关．
(3)提高斜面的机械效率
①在斜面粗糙程度一定时，斜面越陡，机械效率越高．
②在斜面倾斜程度一定时，斜面越光滑，机械效率越高．
测滑轮组的机械效率
典例1 [2023·绥化]如图1所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用图2甲、乙、丙三个实验装置进行实验，测得的实验数据如表所示．(钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大)
典例1图
(1)在实验中，应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计．
(2)第一次实验中，如图1所示，弹簧测力计的示数是1.8N，机械效率是74.1%(精确到0.1%)．
(3)由1、2两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，物重越大，机械效率越高．
(4)由2、3两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低．
(5)在第三次实验操作的基础上，如图2丁所示改变绳端拉力方向，测得的滑轮组机械效率将偏低(填“偏高”“偏低”或“不变”)．
(1)实验过程中要匀速直线拉动弹簧测力计，弹簧测力计示数不变，便于读数；(2)弹簧测力计使用前要观察它的量程和分度值，再根据指针所指示的刻度去读数，根据表中数据利用η＝×100%求第一次实验机械效率；(3)根据表中数据分析得出结论；(4)不考虑绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率跟提起的物重、动滑轮的重有关，在提起的物重一定时，动滑轮越重，机械效率越低；在动滑轮重相同时，提起的物体越重，机械效率越高；(5)分析拉力F向右倾斜时大小的变化，得出机械效率的变化．
变式 [2024·普宁期末]在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明用同一滑轮组(滑轮和绳子都相同)进行了三次实验(如图所示)，实验数据记录如表所示：
变式图
(1)实验中要匀速竖直向上拉动弹簧测力计，使钩码升高．
次序 钩码重/N 钩码上升距离/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率/%
1 2 10 0.8 30 83.3
2 4 10 1.5 30 ★
3 6 10 2.2 30 90.0
(2)表格中★处应为88.9．
(3)分析以上实验数据可以得出结论同一滑轮组提升物重越重，滑轮组的机械效率越高．
(4)小明进一步研究实验过程，算出每一次实验中总功与有用功的差值ΔW，发现每一次都不同，可能是摩擦的额外功不同导致的．
(5)另一实验小组改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁的η与G动关系图像．分析图像可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组机械效率越低；分析图像中的A点可知，此时被提升物体所受的重力A．
A．大于12 N B．等于12 N C．小于12 N
测斜面的机械效率
典例2 [2022·海南]小明发现公共场所为残障人士设计的无障碍通道是斜面，且不同的斜面通道的倾斜程度有所不同，这引发了小明对斜面的兴趣．他想了解斜面的机械效率是否与倾斜程度有关，便与实验小组的小伙伴们用如图所示装置进行实验探究．
典例2图
(1)测量斜面的机械效率，需要的测量工具是弹簧测力计、刻度尺．
(2)请设计出实验数据记录表．
如表所示：
实验序号 斜面的倾斜程度 物体重力G/N 拉力F/N 斜面高度h/m 斜面长度s/m W有/J W总/J 机械效率η
1
2
3
(3)准备动手实验时，有小伙伴提出，斜面的机械效率还可能跟斜面的粗糙程度有关．则他们要探究斜面的机械效率是否与倾斜程度有关时，应当保持斜面粗糙程度不变，这里采用的科学研究方法是控制变量法．
(1)机械效率涉及力和移动距离，所以需要弹簧测力计和刻度尺；(2)探究斜面的机械效率是否与倾斜程度有关，需要记录倾斜角度和机械效率相关的物理量；(3)对探究实验“斜面的机械效率是否与倾斜程度有关”，改变某一个变量，控制其他量不变，看最终结果是否会有影响，这种方法叫作控制变量法．
变式 [2024·仁寿县期末]在探究“影响斜面机械效率的因素”的实验中，小丁猜想斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关，小王猜想可能跟斜面的粗糙程度有关．为了验证以上猜想是否正确，于是他们将找来一块长木板的一端垫高，构成长度一定，高度可调的斜面．用弹簧测力计拉着同一木块沿斜面匀速向上运动．已知玻璃面和棉布面粗糙程度均匀，实验的情景如图所示，获得的数据如表所示，请回答相关问题．
实验次序 斜面的倾斜角度 斜面的粗糙程度 物重G/N 沿斜面高度h/m 斜面长度s/m 沿斜面拉力F/N 机械效率η
1 20° 玻璃面 2.1 0.09 0.5 0.6 63%
2 30° 玻璃面 2.1 0.21 0.5 1.1 80.2%
3 45° 玻璃面 2.1 0.36 0.5 1.8 84%
4 45° 棉布面 2.1 0.36 0.5 2.0 75.6%
(1)表格中缺少1个数据，请补充完整．
(2)在实验操作过程中，应沿平行于斜面的方向向上匀速直线拉动木块；斜面在我们生活中的应用有盘山公路(写出一种即可)．
(3)分析表中数据可得出结论：在其他条件一定时斜面的倾斜角度越小越省力(填“省力”或“费力”)，机械效率越低
(填“高”或“低”)．
(4)根据第4次实验数据，可以计算出木块在棉布表面受到的摩擦力是0.488N.
变式图
1．[2024·新华区期末]小明正在探究斜面的机械效率与哪些因素有关．他用沿斜面向上的力F匀速拉动小车．实验时记录的部分数据如表所示，斜面的材料相同．下列说法不正确的是( D )
次序 斜面的倾斜程度 小车重力G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长s/m 斜面的机械效率
1 较缓 1.0 0.2 0.30 1
2 较陡 1.0 0.2 0.36 0.8 69.4%
3 最陡 1.0 0.2 0.48 0.5 83.3%
A.第1次实验中斜面的机械效率为66.7%
B．第3次实验的额外功为0.04 J
C．从表格中的数据可以看出，小明正在探究斜面机械效率与斜面倾斜程度的关系
D．盘山公路、汽车方向盘、自行车脚踏板的物理模型都属于斜面
2．[2024·临淄区期末](多选)在“测量滑轮组的机械效率”实验中，用如图所示的某滑轮组进行了3次实验，记录的数据如表所示．下列说法正确的是( ACD )
第2题图
实验次序 物重G/N 物体上升高度h/cm 测力计示数F/N 测力计移动的距离s/cm 机械效率η/%
1 6 3 2.5 9 80.0
2 8 3 3.2 9
3 10 3 3.9 9 85.5
A.由表中数据可知，实验是用图甲所示的滑轮组进行操作的
B．第2次实验时做的有用功为24 J，滑轮组的机械效率是83.3%
C．由表中数据可得出：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高
D．实验时不能等弹簧测力计静止时读数，原因是忽略了摩擦对滑轮组机械效率的影响第三节 机械效率
第1课时 功的原理 机械效率
功的原理
1．实验探究：比较手直接对物体做功与通过机械对物体做功的大小关系．
2．内容：大量事实证明，使用机械时，人们所做的功都不会少于不用机械时所做的功，也就是使用任何机械都不省功．这个结论叫作功的原理．
(1)不考虑摩擦和自身重力的机械，称为理想机械．在理想机械中，人们对机械所做的功与机械对物体所做的功相等．
(2)实际生活中，由于机械自重和摩擦的存在，人们在使用机械时，不可避免要克服摩擦和机械自重额外做功，因此人们对机械所做的功总是大于机械对物体所做的功．
3．使用任何机械都不省功，但人们还使用机械，目的：省力、省距离或方便操作．
4．有用功
(1)定义：对实现目的有用的那部分功叫作有用功．
(2)当用机械匀速提升物体时，有用功在数值上等于物体所受重力与升高距离的乘积，即W有用＝Gh．当用机械克服物体与其他接触面间的摩擦力做功时，如用滑轮组水平拉动物体时，有用功在数值上等于摩擦力与物体移动距离的乘积，即W有用＝fs，s为物体水平移动的距离，而不是绳子自由端移动的距离．
5．额外功：为达到一定目的并不需要但又不得不做的功．使用机械时，克服机械的自身重力和摩擦力所做的功就是额外功，用W额外表示．
6．总功：人们在使用机械做功的过程中，拉力或动力做的功叫作总功，总功等于有用功和额外功的总和，即W总＝W有用＋W额外．
机械效率
1．机械效率的定义：使用机械做功时，有用功占总功的份额越大越好．在物理学中，将有用功W有用跟总功W总的比值叫作机械效率．如果用η表示机械效率(常用百分数来表示)，那么η＝．
(1)机械效率通常用百分数来表示，它只有大小，没有单位．实际机械在使用过程中，有用功总小于总功，因此，机械效率总小于1，即使用任何机械都不能省功．
(2)机械效率的大小由有用功和总功两个因素决定，分析机械效率高低是不能只看一个因素，如“有用功多的机械，机械效率一定大”这种说法是错误的．
(3)机械效率和功率是完全不同的两个物理量，机械效率大的机械，功率不一定大；功率大的机械，机械效率也不一定高．
2．三种简单机械有用功、额外功、总功、机械效率的简单计算
功的原理
典例1 [2024·杭州模拟]如图所示，分别沿光滑的斜面AB和AC将相同的重物搬到车厢上，如果沿斜面的拉力分别为FB和FC，所做的功分别为WB和WC，则( C )
典例1图
A．FB＝FC，WB>WC B．FB＝FC，WBC．FBFC，WB＝WC
使用斜面可以省力但不能省功，斜面高度一定时，斜面越长越省力．
变式 [2022·泰山区期末]如图所示，往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去．工人用2 m长的斜面，把800 N的重物提高1 m，假设斜面很光滑，没有摩擦．下列说法中( B )
①用斜面可以省功
②用斜面可以省力
③沿斜面向上的推力为400 N
④沿斜面向上的推力为800 N
变式图
A．只有①③正确 B．只有②③正确
C．只有①④正确 D．只有①②③正确
机械效率与功率
典例2 [2024·泰安期末]有关机械做功、功率、机械效率，下列说法正确的是( D )
A．越省力的机械，机械效率越高
B．做功越多的机械，功率越大
C．做有用功越多的机械，效率越高
D．有用功与总功的比值越大的机械，机械效率越高
使用机械时，有用功与总功的比值叫机械效率；物体在单位时间完成的功叫功率，是表示做功快慢的物理量．特别要注意功率与机械效率是两个不同的物理量，它们之间没有任何关系．
变式 [2024·任城区期末]理解物理概念是学好物理的关键之一．下列关于功、功率、机械效率的说法正确的是( A )
A．功率大的机器做功一定快
B．机械做功少，功率一定小，机械效率一定低
C．额外功少的机械，机械效率一定高
D．做功时间越少，机器的功率越大
滑轮组机械效率的分析与计算
典例3 [2024·苏州]某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重为5 t．起重机将3 600 kg的钢板匀速提升到10 m高的桥墩上，滑轮组的机械效率为80%.不计钢丝绳的重力和摩擦，g取10 N/kg.求
典例3图
(1)克服钢板重力做的功W有用；
(2)钢丝绳的拉力F；
(3)滑轮组满载时的机械效率(保留一位小数)．
克服钢板重力做的功为W有用＝Gh；起重机的滑轮组做的总功为W总＝，钢丝绳的拉力为F＝；克服动滑轮和吊钩重力额外功不变，W额外＝W总－W有用，G动总＝，组满载时的机械效率为η最大＝＝.
(1)3.6×105 J (2)1.125×104 N
(3)84.7%
变式 [2024·德城区期末]如图所示，重800 N的物体在100 N水平拉力F的作用下，以0.1 m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了20 s，滑轮组的机械效率为60%，物体与地面间的滑动摩擦力为180 N．
变式图
斜面机械效率的分析与计算
典例4 [2024·张店区期末](多选)如图所示，工人师傅用600 N的力沿着4 m长的斜面，将一物体匀速推到高1.5 m的车上，该过程中斜面的机械效率是75%，下列说法正确的是( BCD )
典例4图
A．使用斜面是为了省距离
B．物体在斜面上受到的摩擦力为150 N
C．工人师傅做的功是2 400 J
D．物体重为1200 N
使用斜面能省力，但费距离；根据W＝Fs求工人师傅做的功，即总功；根据η＝求工人师傅做的有用功，根据W＝Gh求物体的重；根据W总＝W有＋W额求出克服摩擦力做的额外功，根据W额＝fs求物体所受的摩擦力．
变式 [2024·沂源县期末]如图所示，供轮椅通行的斜坡长L＝4 m，高h＝2 m．小聪用沿斜坡向上的拉力将重为200 N的木箱从底端拉到顶端．若斜坡是光滑的，他所做的功为400J，所用的拉力是100N．若斜坡的机械效率为80%，所用的拉力是125N，木箱所受摩擦力的大小为25N.
变式图
1．[2024·莱州期末]关于功、功率、机械效率，下列说法正确的是( A )
A．做功慢的功率小
B．做功多的功率大
C．使用机械一定省力
D．做有用功越少的机械效率越低
2．[2024·北京](多选)用某滑轮组提升重物时，绳子自由端拉力做功随时间变化的关系如图所示，在20 s内绳子自由端竖直匀速移动16 m，重物竖直匀速上升4 m．已知动滑轮总重100 N，提升的物体重800 N．关于该过程，下列说法正确的是( AC )
第2题图
A．绳子自由端拉力的功率为200 W
B．额外功为400 J
C．绳子自由端拉力的大小为250 N
D．滑轮组的机械效率约为88.9%
3．如图所示，工人利用轻质滑轮组水平匀速搬运货物A使其前进2 m，已知该滑轮组的机械效率为80%，货物A与地面的摩擦力为40 N，则该滑轮组的额外功为20J.
第3题图
4．[2024·自贡]如图所示，把重为40 N的物体从斜面底端匀速推到斜面顶端，斜面长2 m，高0.6 m，沿斜面的推力F为20 N．那么，此过程中有用功是24J，斜面的机械效率是60%， 物体所受摩擦力大小为8N.
第4题图
