《九年级上册物理精讲精练（苏科版）》11.5 机械效率（解析版）

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第11 章　简单机械和功

11.5　机械效率

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一、有用功额外功总功

（1）有用功：利用机械做功时，对人们有用的功叫做有用功，记做 W有用。

（2）额外功：利用机械做功时，并非我们所需要的，但是又不得不做的功，叫额外功，记做 W额外。

（3）总功：动力所做的功，也等于有用功与额外功之和，即：W总=W 有用+W 额外。

（4）功的原理：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功，也就是使用任何机械都不

省功。

【重点提示】

有用功：关键抓住利用机械的目的是什么，注意是水平方向的还是竖直方向。

额外功产生的原因通常有两个方面，

一、提升重物时，克服机械自重、容器自重所做的功；

二、克服机械的摩擦所做的功。

在理想情况下，使用机械所做的功等于不使用机械所作的功。

【教材剖析】[想一想]教材 P22

拉绳所做的功和动滑轮拉钩码所做的功相等？若不相等，则哪一个大？你能找出其中的原因吗？

不相等，拉绳所做的功大，因为拉绳做的功，既包括对钩码做了功，也对动滑轮做了功。

二、机械效率

（1）定义：有用功与总功的比值叫机械效率，用 η表示。

机械效率=

有用功

总功

×100%→η=

W有用

W总

×100%

（2）特点：由于额外功的存在，使用任何机械的机械效率都小于 1；η是个百分数，没有单位。

（3）物理意义：表示机械性能的好坏。

（4）影响因素：只取决于有用功和总功的比值。

【重点提示】

①机械效率只表示有用功在总功里所占比例的大小，而不表示是否省力；二者之间没有必然的联系；

②同一种机械完成不同的任务时，机械效率可能不同。

三、测量滑轮组的机械效率

（1）实验原理：η=

W有用

W总

×100%

（2）实验需要直接测量的物理量：钩码的重力 G、钩码上升的高度、拉力 F、绳自由端移动的距离 S

（3）实验工具：弹簧测力计和刻度尺。

（4）结论：影响滑轮组机械效率的因素：物体的重力、动滑轮的自重、绳子与滑轮的摩擦等。

（5）提高机械效率的方法：

①尽量使用轻质动滑轮；

②滑轮转轴处加润滑油，较少轮与轴之间的摩擦；

③适当增大被提升物体的重力，

【重点提示】

测量绳端拉力时，应竖直向上拉动弹簧测力计，使钩码缓慢匀速上升。

【教材剖析】[课后练习]教材 P23

1.用定滑轮匀速提升质量为 20kg 的物体，所用的拉力为 220N，物体升高的高度为 2m，求此过程中的有用

功、总功和定滑轮的机械效率（g=10N/kg）？

解：根据题意可知，

物体重力 G=mg=20kg ×10N/kg =200N，绳子自由端的拉力 F=200N，物体升高的高度 h=2m，绳子自由端的

距离 s=2m；

根据 W=FS

得有用功：W有=Gh=200N×2m=400J。

总功，W总=Fs=220N×2m=440J，

定滑轮的机械效率：η=

W有用

W总

×100%=

400 J

440 J

×100%=90.9%。

3.如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组，已知在匀速起吊 600 开关的物体时，滑轮组的机械效率是

80%，g取10N/kg？

（1）使物体上升 5m，所做的有用功是多少？

（2）使物体上升 5m，所做的总功是多少？

（3）绳端的拉力 F是多大？

解：（1）物体的重力 G=mg=600kg×10N/kg=6000N。

有用功：W有=Gh=6000N×5m=30000J。

（2）由 η=

W有用

W总

×100%，得 W总=

W有用

30000 J

80 %

=3.75×104J.

（3）有图可知，n=3，则绳子移动的距离 s=3h=3×5m=10m。

根据 W=FS 得绳端的拉力：F=

W总

3.75×104

15 m

=2500N。

1、机械效率的计算

公式：η=

W有用

W总

×100%＝

W有用

W额外+W有用

＝

Gℎ

Gℎ+Gℎ动

＝

G+G动

【重点提示】

求机械效率时首先要明确有用功指的是什么，其次是明确总功是拉力所做的功，有时注意是否忽略绳子重

力，绳子与滑轮之间的摩擦等因素。

【例 1】(2020·苏州)科技馆里两位老人正饶有兴致地体验升降座椅装置，小明观察后画出简图（如图）进

行研究。若爷爷质量 m人＝60kg，奶奶用F＝240N 的拉力将爷爷匀速拉升到顶端，该过程中奶奶手握住绳

子向下拉动的总长度s＝6m。不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求：

（1）奶奶所做的功；

（2）动滑轮（含座椅）的质量；

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