机械效率

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机械效率（基础）

责编：武霞

【学习目标】

1、知道有用功、额外功、总功；

2、理解机械效率定义、大小范围、表示方法、公式、影响因素；

3、知道有用功、额外功、总功关系式；

4、理解机械效率的计算及公式。

【要点梳理】

要点一、有用功、额外功、总功（高清课堂《机械效率》有用功、额外功和总功）

1、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。

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。

在实际情况中，使用机械所做的功大于不使用机械所作的功。

2、有用功：为了达到某一目的而必须做的功。如提沙子上楼时对沙子做的功就是有用功。利用机

械工作时对工作目的物做的功叫有用功。

3、额外功：对人们完成某件事情来说没有用，但又不得不做的功，如提沙子上楼时对桶、滑轮等

做的功就是额外功。

4、总功：使用机械时，动力做的功，例如：用桶从井中打水。由于工作目的是水，所以对水做的

功是有用功，对桶做的功是额外功，人在整个提水过程中做的功是总功。

要点诠释：

1、总功是有用功与额外功之和，即W有用+W额外=W总。

2、额外功的产生是因为利用机械做功时，除了对工作目的物做功外，还要克服机械本身的摩擦力或

重力做功。

要点二、机械效率

为了表示有用功在总功中所占的比例，物理学中引入了机械效率，它等于有用功W有用与总功W总之

比，符号为η。

要点诠释：

1、公式为

总

有用

W

W

，式中η表示机械效率，它是一个百分数。η的值越大，表明有用功在总功中

所占的比例越大，做功的效率越高。

2、η的值总小于100%，由于机械本身的摩擦力或重力不可能为零，所以额外功总是存在的，即有用

功总是小于总功。

3

、知道增大机械效率的方法

根据公式

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可知：如

果有用功不变，我们可以通过减小额外功来增大机械效率，（例如我们用轻便的塑料桶打水，而不用很

重的铁桶打水，就是运用这个道理）；如果额外功不变，我们可以通过增大有用功来提高机械效率；（例

如，在研究滑轮组的机械效率时，我们会发现同一个滑轮组，提起的重物越重，机械效率越高，就是这

个道理）；当然了，如果能在增大有用功的同时，减小额外功更好。

【典型例题】

类型一、基础知识

1、做值日时，小阳将一桶水从一楼提到二楼。此过程中，关于做功的说法正确的是（）

A．对桶做的功是有用功

B．对水做的功是有用功

C．对水做的功是额外功

D．克服自身重力做的功是总功

【答案】B

【解析】小阳目的是提水，对水做的功为有用功，故

B

正确、

C

错；对桶做的功为额外功，故

A

错；小

阳把水、桶、自身提升做的功为总功，故

D

错。

【总结升华】本题考查了学生对有用功、总功、额外功的了解与掌握，区分时要从我们的目的出发分析

判断。

举一反三：

【变式】工人用滑轮组把一箱箱货物从一楼提升到五楼，在滑轮组上加润滑油后，机械效率提高了，则

加润滑油后工人提升同样的重物时，做功的（）

A

．有用功减小，总功不变

B

．有用功增加，总功增加

C

．有用功减小，总功减小

D

．有用功不变，总功减小

【答案】

D

2

、关于机械效率，下列说法中正确的是（）

A

．机械做功越快，机械效率越高

B

．机械所做的总功越少，机械效率越高

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C

．机械做的有用功在总功中占的百分比越大，机械效率越高

D

．使用机械时，所用动力跟物重的比值越小，机械效率越高

【答案】C

【解析】

A

、机械做功越快，表示功率越大，单位时间内做的功越多，但机械效率不一定就高，故此项

不符合题意；

B

、从机械效率公式可知，总功多，机械效率的大小还要看有用功的大小，故此项不符合

题意；

C

、总功包括有用功和额外功，有用功在总功中占比例越大，机械效率越高，故此项正确符合题

意；

D

、使用机械时，所用动力跟物重的比值与有用功占总功的比例没有关系，故此项说法不对，不符

合题意。

【总结升华】该题考查学生对机械效率的理解，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。

举一反三：

【变式】（高清课堂《机械效率》例1）关于机械效率，下列说法正确的是（）

A.越省力的的机械，机械效率越高

B.有用功多的机械，效率越高

C.额外功少的机械，机械效率高

D.总功一定时，有用功多的机械的效率高

【答案】

D

3、（2015•贵港中考）工人用如图所示的滑轮组提起重2000N的物体，若工人匀速提升这个物体所

用的拉力是800N，则该滑轮组的机械效率为；若工人用800N的拉力在1min内将这个物

体匀速提高了3m，他做功的功率为W。

【答案】62.5%；160

【解析】由图知，n=4，

（1）滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%=62.5%；

（2）s=4h=4×3m=12m，W

总

=Fs=800N×12m=9600J，拉力的功率：P===160W。

【总结升华】本题是一个综合计算题，要求灵活运用功的公式、功率公式、机械效率的公式，能确定承

担物重的绳子股数是关键（直接从动滑轮上引出的绳子股数）。

举一反三：

【变式】用某一滑轮组提起某重物，滑轮组所做的额外功是总功的

25%

，则此滑轮组的机械效率是（）

A

．

20%B

．

25%C

．

75%D

．

80%

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【答案】

C

类型二、知识运用

4、在不计摩擦和绳子质量的情况下,分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组(两个定滑轮和两个动滑轮)

匀速提升同一物体到同一高度处,其机械效率分别为η定、η动、η组,则下列选项正确的是（）

A.η组<η动<η定B.η定<η动<η组

C.η动<η定<η组D.η定<η组<η动

【思路点拨】克服物体的重力所做的功是有用功，由题知匀速提升同一物体到同一高度处，可知做的有

用功相同；不计绳子质量和摩擦，额外功W额=G轮h，知道使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的动滑轮的个数

为0、1、2，可以得出做的额外功的大小关系，由于W总=W有用+W额，可以得出所做的总功的大小关系，再

利用效率公式比较三种情况下机械效率的高低。

【答案】A

【解析】∵匀速提升同一物体到同一高度处，

∴三种情况下做的有用功相同，大小都为W有用；

∵不计绳子质量和摩擦，

∴使用滑轮做的额外功：W额=G轮h，

又∵使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的动滑轮的个数为0、1、2，

∴使用定滑轮、动滑轮、滑轮组做的额外功：W额1

＜W额2

＜W额3

，

∵W总=W有用+W额，

∴三种情况下做的总功：W定＜W动＜W组，

∵η=W有用/W总，

∴使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的机械效率：η定＞η动＞η组。

【总结升华】本题考查了机械效率高低的比较，关键是使用定滑轮、动滑轮、滑轮组时有用功、额外功、

总功的区分。

5

、一个工人用由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组（不计摩擦和绳重），站在地上将

400N

重

的货物经过

10s

匀速提高

4m

，所用的拉力是

250N

，求：

（

1

）这个工人做功的功率是多少？

（

2

）此时滑轮组的机械效率是多少？

（

3

）若把

800N

的重物提起，工人至少要用多大的拉力？

【思路点拨】解答本题关键是要了解：

（1）在不计绳重和摩擦的情况下，若有n段绳子在拉重物，则)(

1

动

物

GG

n

F。

（2）有n段绳子在拉重物，则s=nh。

（3）由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，又是站在地上往下拉，故可得知此滑轮组应有2段绳

子在拉重物。

（4）工人做的功为总功，重物被拉升的为有用功。

【答案与解析】

（

1

）由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，又是站在地上往下拉，故可得知此滑轮组应有

2

段绳

子在拉重物工人做功

W=FS=250N

×

2

×

4m=2000J

，则

2000

200

10

WJ

PW

ts

。

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（

2

）

W

有用=Gh=400N

×

4m=1600J

，

80%

2000

1600



J

J

W

W

总

有用。

（

3

）不计绳重及摩擦，故有

F=

2

1

（

G

动+G物

），拉

400N

重物用的拉力为

250N

，则动滑轮重

G

动=2F-G物

=2

×

250N-400N=100N

，则拉

800N

重物时，拉力

F=

2

1

（

G

动+G

′物

）

=

2

1

（

100N+800N

）

=450N

。

【总结升华】本题是比较综合性的滑轮组试题，有不少隐藏条件需要在题目中去挖掘，对学生的要求较

高。

举一反三：

【变式】（

2015

•工业园区模拟）一名工人用如图所示的滑轮组提起重

450N

的重物，重物在

5s

内匀速

上升了

1m

，动滑轮重

50N

，不计绳重及摩擦。求：

（

1

）此过程中的有用功和额外功；

（

2

）滑轮组的机械效率；

（

3

）工人所用拉力的大小和拉力的功率。

【答案与解析】

（1）有用功：W有用=Gh=450N×1m=450J，不计绳重及摩擦，额外功：W额外=G动h=50N×1m=50J；

（2）总功：W总=W有用+W有用=450J+50J=500J，

450J

100%=100%90%

500J

W

W

有用

总

;

（3）绳子自由端移动的距离s=3h=3m，由W总=Fs得拉力：

500J

=166.7N

3m

W

F

s

总，

功率：

500J

==100W

5s

W

P

t

总。

答：（1）此过程中的有用功和额外功分别为450J、50J；

（2）滑轮组的机械效率为90%；

（3）工人所用拉力的大小和拉力的功率分别为166.7N、100W。