4 机械效率
有用功和额外功
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.
2．额外功：使用机械时，并非我们需要但又不得不做的功，用W额外表示．
3．总功：有用功加上额外功是总共做的功，叫作总功，用W总表示．它们之间的关系是W总＝W有用＋W额外．
使用机械时，有用功是机械对物体做的功，总功是人或动力对机械做的功．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：物理学中把有用功跟总功的比值叫作机械效率．
2．公式：如果用W总表示总功，W有用表示有用功，η表示机械效率，那么η＝×100%．
机械效率通常用百分数来表示，它只有大小，没有单位．
3．规律：有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1.
4．提高机械效率的经济意义：可以减少能耗，降低成本．
5．提高机械效率的主要办法：改进结构或减小摩擦，使它更合理、更轻巧；在使用中按照技术规程经常保养、定时润滑，使机械处于良好的运转状态，对于保持和提高机械效率也有重要作用．
实验探究：测量滑轮组的机械效率
1．实验原理：η＝×100%＝_×100%．
2．所测物理量(测量工具)：物重G、拉力F(弹簧测力计)；重物上升的距离h、弹簧测力计移动的距离s(刻度尺)．
3．实验中操作的关键：一定要匀速竖直向上拉动弹簧测力计，不能在静止时读弹簧测力计的示数，应在匀速拉动过程中读数．
4．实验结论
(1)同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率越高．
(2)不同滑轮组提升相同的物重，动滑轮越重，机械效率越低．
(3)滑轮组的机械效率与物体上升的高度、滑轮组的绕线方式无关．
5．影响滑轮组机械效率的因素
(1)所提升物体的重量．
(2)动滑轮的重量．
(3)绳重及摩擦(一般情况下可不考虑)．
6．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 既可以省力，又可以改变用力方向的滑轮是滑轮组(填“定滑轮”“动滑轮”或“滑轮组”)；利用一个效率为90%的杠杆做100 J的总功，其中额外功是10J.
使用定滑轮不能省力，但可以改变力的方向；使用动滑轮可以省力，但不可以改变力的方向；用定滑轮和动滑轮组成滑轮组，既可以省力，又可以改变力的方向．由题知，使用杠杆做的总功W总＝100 J，η＝90%，由η＝＝90%可得做的有用功：W有用＝W总×90%，则利用杠杆做的额外功：W额＝W总－W有用．
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 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 )
典例2图
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%
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；知道做功时间，利用P＝求出拉力F的功率；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 [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%．
变式图
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．[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 )
第4题图
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
5．[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5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%
6．[2024·广安]房屋装修时，工人利用滑轮组提升物体．如图所示，已知物体的重力为800 N，在绳子自由端用500 N的力拉着物体在竖直方向上做匀速直线运动，物体被提升了3 m，该滑轮组的机械效率为80%．如果要提高滑轮组的机械效率，可采用的措施有：①③(填写序号)．
①增加物体的重力；
②增加提升物体的高度；
③减小动滑轮的重力．
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：绳子自由端移动的距离应该是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6N，则该滑轮组的机械效率将变大(填“变大”“变小”或“不变”).4 机械效率
有用功和额外功
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.
2．额外功：使用机械时，并非我们需要但又不得不做的功，用 表示．
3．总功：有用功加上额外功是总共做的功，叫作总功，用 表示．它们之间的关系是 ．
使用机械时，有用功是机械对物体做的功，总功是人或动力对机械做的功．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：物理学中把 跟 的比值叫作机械效率．
2．公式：如果用W总表示总功，W有用表示有用功，η表示机械效率，那么η＝ ．
机械效率通常用百分数来表示，它只有大小，没有单位．
3．规律：有用功总是小于总功，所以机械效率总是 1.
4．提高机械效率的经济意义：可以减少能耗，降低成本．
5．提高机械效率的主要办法：改进 或减小 ，使它更合理、更轻巧；在使用中按照技术规程经常保养、定时 ，使机械处于良好的运转状态，对于保持和提高机械效率也有重要作用．
实验探究：测量滑轮组的机械效率
1．实验原理：η＝×100%＝_ ．
2．所测物理量(测量工具)：物重G、拉力F(弹簧测力计)；重物上升的距离h、弹簧测力计移动的距离s(刻度尺)．
3．实验中操作的关键：一定要 竖直向上拉动弹簧测力计，不能在静止时读弹簧测力计的示数，应在匀速拉动过程中读数．
4．实验结论
(1)同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率越 ．
(2)不同滑轮组提升相同的物重，动滑轮越重，机械效率越 ．
(3)滑轮组的机械效率与物体上升的高度、滑轮组的绕线方式 关．
5．影响滑轮组机械效率的因素
(1) ．
(2) ．
(3)绳重及摩擦(一般情况下可不考虑)．
6．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 既可以省力，又可以改变用力方向的滑轮是 (填“定滑轮”“动滑轮”或“滑轮组”)；利用一个效率为90%的杠杆做100 J的总功，其中额外功是 J.
使用定滑轮不能省力，但可以改变力的方向；使用动滑轮可以省力，但不可以改变力的方向；用定滑轮和动滑轮组成滑轮组，既可以省力，又可以改变力的方向．由题知，使用杠杆做的总功W总＝100 J，η＝90%，由η＝＝90%可得做的有用功：W有用＝W总×90%，则利用杠杆做的额外功：W额＝W总－W有用．
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 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( )
典例2图
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%
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 ．
变式图
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．[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( )
第4题图
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
5．[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5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%
6．[2024·广安]房屋装修时，工人利用滑轮组提升物体．如图所示，已知物体的重力为800 N，在绳子自由端用500 N的力拉着物体在竖直方向上做匀速直线运动，物体被提升了3 m，该滑轮组的机械效率为 ．如果要提高滑轮组的机械效率，可采用的措施有： (填写序号)．
①增加物体的重力；
②增加提升物体的高度；
③减小动滑轮的重力．
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6N，则该滑轮组的机械效率将 (填“变大”“变小”或“不变”).
