机械效率
一、知识链接
1. 有用功：人利用机械在达到目的的过程中，所做的对人们有用的功，叫做有用功。有用功相当于不使
用机械时，人直接对物体所做的功。 W 有用＝Gh＝W 总－W 额＝ηW 总
2. 额外功：在工作时，人们不需要的但不得不做的功，叫做额外功。使用机械时，由于克服摩擦以及机
械自重所做的功就是额外功。 W 额＝W 总－W 有用
在忽略绳重、摩擦的前提下，滑轮组的额外功 W 额＝G 动 h
斜面的额外功 W 额＝fl
3. 总功：有用功加额外功是总共做的功。
W 总＝W 有用＋W 额外＝Fs＝
η
W有用 斜面的总功 W 总＝fl＋Gh＝Fl
4. 机械效率：有用功跟总功的比值叫机械效率。
公式：
总
有用
W
W
有用功总小于总功，机械效率总小于 1。机械效率通常用百分数表示。
提高机械效率的方法：① 减小机械自重；② 减小机件间的摩擦，保持零件间的润滑。
提高滑轮组机械效率，还有一种方法是在绳能承受的范围内增加物重。
5. 影响滑轮组机械效率大小的因素
滑轮组的机械效率
（忽略绳重、摩擦）
（万能公式）
动动动额有用
有用
总
有用
总
有用
G
GGG
G
hGGh
Gh
WW
W
W
W
Fn
G
Fnh
Gh
Fs
Gh
W
W
1
1
滑轮组机械效率的高低与动滑轮重、摩擦力的大小、物重等因素有关。绕线方法不影响滑轮组的机械
效率。
使用相同的滑轮组提升重物时，物体越重，滑轮组的机械效率越高。原因：使用相同的滑轮组提升重
物时，额外功不变，而物体变重，有用功变大，有用功占总功的比值变大，机械效率提高。
使用滑轮组时，轮与轴之间的摩擦力越小，机械效率越高。
当被提升的物体重力相同时，动滑轮越轻，滑轮组的机械效率越高。
6. 影响斜面机械效率大小的因素
斜面的机械效率
flGh
Gh
WW
W
W
W
Fl
Gh
W
W
额有用
有用
总
有用
总
有用
7. 斜面机械效率的高低与斜面的光滑程度及斜面的倾斜程度有关。
在斜面的倾斜程度相同时，斜面越光滑，机械效率越高。
光滑程度相同时，斜面越陡，机械效率越高。
8. 测量滑轮组的机械效率
【实验原理】
Fs
Gh
W
W
总
有用
【需要测量的物理量】物体的重力 G、物体被提升的高度 h、拉力 F、绳子自由端移动的距离 s
【实验器材】钩码、铁架台、滑轮、细线；弹簧测力计、刻度尺
【注意事项】
① 弹簧测力计要沿着竖直方向匀速拉动物体。沿竖直方向拉的目的是减小误差。匀速拉动的目的是使示
数稳定。
② 如果物体静止时读数，测量的结果不包括摩擦，会使测量结果偏大。
9. 测量斜面的机械效率
【实验原理】
Fl
Gh
W
W
总
有用
【需要测量的物理量】物体的重力 G、斜面的高度 h、拉力 F、斜面的长度 l
【实验器材】斜面、大小木块（大木块用来垫高）、弹簧测力计、刻度尺
【注意事项】① 注意控制变量。② 要使用弹簧测力计拉着物体沿斜面方向匀速运动。
二、知识巩固
一、有用功，额外功和总功
为了完成目的而做的功是_____功。这部分功等于_______________。（写出公式并计算）
为了达到目的不得不多做的功是_______。这部分功等于_____________。
整个过程中人所做的功是_______和______的总功。这部分功等于____________________。
1、甲用桶从井中提水其中对_________做的功是有用功,对_________做的功是额外功，有用功和额外功的
总和是__________。乙从井中捞水桶，桶中带有半桶水，则对_________做的功是有用功，对_______做的
功是额外功，_______________是总功。
2、假如用斜面推沙子，对_________做的功是有用功、____ ___做的功是额外功，_________是总功。
3、使用滑轮组提起 10N 的重物，使它上升 0.2 米，拉力是 4N，拉力的作用点上升了 0.6 米，拉力对滑轮
所做的功_________J，这个功叫_______功。滑轮克服物体重力所做的功为________J，这个功叫______功。
用来克服滑轮重力和摩擦力所做的功是________J，这个功叫________功。
二、机械效率
1、使用任何机械都不可避免的要做额外功。而我们希望所做的额外功越______越好，即有用功占总功的
比越大越好，这就是我们所说的机械效率。分析可知___________跟______________的比值叫机械效率。
即η=____________（字母表达式）。由于使用任何机械都不可避免的要做额外功，有用功总小于总功，
所以机械效率总是_________1,，W 有用表示________，单位是_________，W 总表示______，单位是_____。
分析使用滑轮时η=__________________，使用斜面时η=_______________。
2、影响机械效率的因素有哪些？_____________和_____________________。
3、提高机械效率的方法有：
（1）减少机械自身重量，改进结构，使其更轻巧；
（2）减少摩擦，经常保养，使其处于良好的运转状态，尽量使机械处于满负荷工作状态
Eg、一台起重机将重 3600N 的货物提高 4 米。如果额外功是 9600J，起重机做的有用功是多少？总功是多
少？机械效率是多少？起重机在哪些方面消耗了额外功？我们应该如何提高该机械的机械效率？能否使
机械效率达到 100%为什么？
三、探究斜面与滑轮组的机械效率影响因素：
探究：斜面的机械效率
（1）你认为该实验的目的是 。
（2）你的猜想是 。
（3）实验需要直接测量的物理量是 、 、 和 。
（4）为了多次实验，需要改变斜面的倾斜程度，如图所示的装
置中，你认为应该怎样改变斜面的倾斜程
度？ 。
（5）测量拉力的大小时，拉力的方向与 平行，且要使物
体匀速上升。
（6）改变木板的倾斜程度进行三次实验，完成下表。
（7）分析表格中数据可以得出结论：在斜面粗超程度相同时，斜面越陡，机械效率越 。若要探究
斜面机械效率跟斜面的粗超程度的关系，应保持 不变。
（8）此实验的测量工具是 和 。
（9）斜面在我们生活中的应用有 。（写出二条即可）
探究：测定滑轮组的机械效率
某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示，第 1、
2、3 次实验装置分别如图甲、乙、丙所示。
（1）请将表格中的三个空白处填好。
（2）比较第 1 次实验和第 2 次实验，可得出结论：使用同样的滑轮组，提升的钩码越重，滑轮组的机械
效率越 。
（3）第 3 次实验中动滑轮个数比第 2 次多，动滑轮自重增大，对动滑轮所做的额外功 （填“增大”
或“减小” ），因而，由第 2、3 次实验可知：滑轮组的机械效率与动滑轮自重大小有关。
（4）综上所述，提高机械效率的方法有
实验次数 斜面的倾斜
程度
物块重量
G/N
斜面高度
h/m
沿斜面拉力
F/N
斜面长
s/m 机械效率
1 较缓 10 0.1 5.0 1
2 较陡 10 0.3 6.7 1 45%
3 最陡 10 0.5 8.4 1 60%
实验次数 钩码重
G/N
钩码上升
高度 h/m
有用功
W 有用/J
测力计拉
力 F/N
测力计移
动距离
s/m
总功
W 总/J
机械效率
η
1 2 0.1 0.9 0.3 0.27 74.1%
2 4 0.1 0.4 1.6 0.3 83.3%
3 4 0.1 0.4 1.1 0.5 0.55
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