机械效率
在上一节12.2《滑轮》中我们了解了滑轮组能省力却不能省功。实际上借助任何简单机械，我们都不可能省功；这也是与能量守恒定律一致的。
不仅不能省功，大部分的简单机械都要做额外功，什么是额外功呢？这是我们本节12.3《机械效率》要学习的内容。
有用功、额外功、总功引入
学校的实验楼检修，水管停水。三楼的物理实验室没水了，现在王尚老师带着同学们做液体压强的实验，探究影响液体压强大小的因素。让班里的几位同学们去一楼取水。大概需要多少水？5kg水。
有一20kg花盆，还有0.2kg的塑料桶。
同学们会选择花盆还是塑料桶？
有用功的概念
有用功是指对人们必须要做的，有价值的功。
比如说，我们要把某100N的重物提起3m，有用功就是：
W有=300J；
实际上我们可能借助斜面、杠杆、滑轮、滑轮组等机械来完成这个功，实际所做的功与有用功往往是存在差异的。
额外功的概念
额外功是不用做，而不得不做的功。
还是上面的案例，我们要把某100N的重物提起3m；如果我们使用一个50N的动滑轮来完成，那么我们在做W有=300J的同时，还把50N的动滑轮提起来了3m。
提起动滑轮的功：
W额=150J；
虽然我们不希望做这些额外功，可是不得不做。
总功的概念
有用功与额外功之和，叫做总功。
W总=W有+W额
机械效率
使用机械做功时，有用功W有跟总功W总的比值，叫做机械效率η，即：
η=W有/W总
起重机的效率一般为40%-50%，抽水机的效率大约为60%-80%。
机械效率公式的推导式
有用功与总功的比值，叫做机械效率。
η=W有/W总
W总=W有+W额
推导出：η=W有/W总=W有/（W有+W额）=（W总-W额)/W总
实验：研究动滑轮能否省功
1.用弹簧测力计测量物体的重力，并缓慢将其提升一定
的高度，计算拉力所做的功。
2.用如图所示，借助动滑轮，将同样的物体提升相同的高度，在此计算拉力所做的功。
比较两次拉力所做的功大小是否相同。
滑轮组机械效率的力学分析
根据机械效率定义
η=W有/W总=G物h/Fs=G物h/Fnh=G物/Fn=G物/（G物+G动）=1/（1+G动/G物）
实验：测量滑轮组的机械效率
采用如图所示的滑轮组吊起砝码，测量其机械效率。
滑轮组绳子段数n的确定
绳子段数n的由来：受力分析
三力平衡：nF=G动+G物
特殊情况：nF= G物
规律：奇动偶定。
滑轮组绳子绕线方法
解题规律：奇动偶定，由内而外。
机械效率学习问题答疑
学生物理学习问题：如何分辨有用功与总功？
王尚老师：分辨有用功与总功的关键是：搞懂我们做功最终到底要达到什么样的目的？例如，用机械装置滑轮组提升物体时，我们的目的是要把物体提升一定的高度，把物体G提升h这是我们的目的，这就是有用功。为了达到这一目的，我们可以采用滑轮组，也可以采用斜面，这都是可行的。因此所做的有用功为W有用=Gh，h为物体被提升的高度，G为物体所受的重力。在提升物体的同时，我们还要克服摩擦和动滑轮的重量而做功（这是不可避免的），所以此时人对滑轮组所做的功就是总功，它等于人对绳的拉力F与绳在拉力下移动的距离S的乘积，即W总=FS；显然，总功与有用功的差，就是额外功了。分辨有用功与总功，还是那句话，看我们做功，最终主要想得到什么样的目的？
学生物理学习问题：有用功是不是永远小于总功？
王尚老师：是的。因为无论采用什么样的机械设备，都是要做额外功的。比如上面案例中要克服摩擦和动滑轮的重量而做功。无论人类的科技多么发达，绝对光滑的斜面是做不出来的，没有任何额外功的机械装备也是做不出来的，我们只可能追求百分百的极限。总之，有用功与总功关系是：W有+W额=W总；有用功永远小于总功。
《机械效率》基础知识巩固题
1、有用功定义： 叫做有用功。提起重物过程中有用功的公式W有用=Gh（提起重物）=W总-W额=ηW总。
额外功定义： 。公式W额=W总-W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）。
总功定义： 。公式W总=W有用+W额=W总有/η。
2、机械效率定义： 。公式： 。由于 ，所以机械效率总小于1。通常用 表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。提高机械效率的方法有： 。
3、一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组提升重物，动滑轮重为100N，物重为360N，不计摩擦和绳重，当把物体G匀速提高2m时，动力F做功 J；滑轮组的机械效率为 。为了使重物在5s内上升2m，人拉绳子的速度应为 。
4、有一只木桶通过滑轮组到井中取水，第一次提取半桶水，第二次提取满桶水，若不计绳重和摩擦，两次比较，第一次机械效率 第二次机械效率。
5、工人师傅常利用斜面把重物搬运到汽车上，若汽车车厢底板高度h=1.5m，斜面长度s=3m，现用力F沿着斜面把重力G=1800N的重物匀速拉到车上，若不计摩擦，拉力F为 N；若实际拉力F=1200N，则该斜面的机械效率为 。
6、下列关于机械效率的说法正确的是 。
A、越省力的机械，其机械效率越高
B、做的有用功越多，机械效率越高
C、做的总功越少，机械效率越高
D、额外功在总功中占的比例越小，机械效率越高
7、用100N的拉力沿一斜面向上拉重为400N的物体，刚好可使其沿斜面匀速向上运动。如果此斜面的机械效率为80%，则斜面的高与长之比为 。
8、用定滑轮和动滑轮分别提升同一重物，若物体升高高度相同，不计绳重及摩擦，则 。
A、使用定滑轮机械效率高
B、使用动滑轮机械效率高
C、两种方法机械效率相等
D、使用定滑轮比动滑轮做功多
9、盘山公路是斜面在实际生活中的应用。某山高200m，盘山公路长4000m，一辆重为8×104N的汽车从山脚开到山顶时，若效率为80%，则所需要的牵引力是 。
10、斜面长s=10m，高h=4m，用沿斜面向上的力F推动重100N的重物，运动过程中克服摩擦力做功100J，则运动过程中克服重力做功 J，机械效率为 ，推力F= N。
《机械效率》基础知识巩固题答案
1、对人有用的功 并非我们需要但又不得不做的功 有用功加额外功（或动力所做的所有的功）
2、有用功跟总功的比值叫机械效率 η=W/W=Gh/Fs 有用功总小于总功 百分数 较小机械自重、减小机件间的摩擦等
3、920 78.3% 0.8m/s
4、小于
5、900 75%
6、D
7、1:5
8、A
9、5×103N
10、400 80% 50（注：推力做的总功=物体提升的有用功+克服斜面摩擦力做的额外功）
参考文献
初中物理知识点总结
