【知識回顧】
工作原理告訴我們：使用任何機器都不能節省工作。 那么，當人們使用機器時，他們會做更多的工作嗎？
回顧之前的實驗，當我們用杠桿和動滑輪提升鉤碼時，拉力必須對杠桿和動滑輪做功，杠桿和動滑輪才能對鉤碼做功。
?如下圖：利用杠桿做功
實驗場景
彈簧測力計需要完成兩項工作。 一種是克服杠桿本身重力做功W杠桿=G桿h，另一種是克服鉤碼重力做功W鉤碼=Gh。
利用杠桿做事的示意圖
彈簧測力計拉力W彈簧所做的功=FS，比杠桿克服鉤碼重力所做的功W鉤碼=Gh。
?如下圖：利用動滑輪做功
實驗場景
彈簧測力計需要完成兩項工作。 一種是克服動滑輪重力做功W輪=G輪h，另一種是克服吊鉤碼重力做功W吊鉤碼=Gh。
使用動滑輪做功示意圖
彈簧測力計的拉力W彈簧所做的功=FS，比動滑輪克服鉤碼重力所做的功W鉤碼=Gh多。
?其他復雜機械的使用原理與簡單機械相同。
例如，在建筑工地上，用挖掘機挖土、用塔吊吊運建筑材料等時，機器上的動力所做的功大于機器克服阻力所做的功。 。
挖掘機
塔式起重機
【舉手提問】
1. 什么是有用功、額外功和總功？
2.什么是機械效率？
3、機械效率如何計算？
4、為什么機械效率總是小于1？
【新課學習】
1. 有用的工作、額外的工作、總的工作
在使用滑輪組提升鉤碼的實驗中，目的是將鉤碼提升到一定的高度，這是必須要做的工作。
要提高鉤碼，必須提升動滑輪。 動力在動滑輪上所做的功并不是人們所需要的。 若動滑輪不提升，則吊鉤碼無法提升。
動滑輪對鉤碼做工作，動滑輪對鉤碼做工作。 實驗場景圖
與滑輪組類似斜坡的機械效率怎么求，機械是用來完成生活中的一個項目的。 比如用挖掘機挖一個泥塘，目的就是把塘里的泥挖出來。 那么，挖掘機在泥漿上所做的工作就是必須要做的工作。
如果不使用機械臂和鏟斗就無法挖泥，則機械臂和鏟斗上的動力所做的工作就不需要但必須完成。 在物理學中，這部分工作稱為額外工作。
●有用的工作
在物理學中，必須做的功稱為有用功。
●額外動力
人們不需要但必須做的工作稱為額外工作。
在利用滑輪組提升鉤碼的過程中，動力不僅對動滑輪做額外的功，而且還要克服滑輪輪與軸、繩索與輪之間的摩擦力以及繩索自身的重力，以達到提升吊鉤碼的目的。做額外的工作。
加班
3.總工作量
無論是有用的工作還是額外的工作，動力都是通過機械來完成的，所以，
人們把驅動力所做的功稱為總功。
即：W總計=FS
換句話說，總功等于有用功和額外功的總和。
即：W總計=W有用+W額外
[想討論]
在學校里，當學生背著書包爬樓梯時，所做的功是有用的功，所做的功是額外的功，所做的功是全功。 （請留言參與討論）
2、機械效率
一、定義
在物理學中，有用功與總功的比率稱為機械效率。
2.公式
如果代表總功，Wused代表有用功，eta代表機械效率物理資源網，則
機械效率公式為：
由于 W 總計 = W 有用 + W 額外，因此機械效率也可以使用以下公式計算：
3、表達方法
機械效率通常以百分比表示。
例如，總功為W總計=500J，有用功為W有用=400J，附加功為
W量=500J-400J=100J。
機械效率計算方法：
或者
3.機械效率的計算
例子：
如果讓你把100N的沙子運到三樓，下圖中的三種方法你會選擇哪一種？
（已知沙子重100N，桶重20N，人體重400N，袋子重5N，動滑輪重10N。）
實例分析及解題過程：
我們的目的是把沙子運到三樓，所以把G=100N的沙子舉升h=6m是必須要做的工作。
W有用=Gh=100N×6m=600J
三種方法的附加功、總功和機械效率分別為：
?方法一。
如果一個人提著一個桶到三樓，那么人和桶都需要上三樓才能把沙子運到三樓。
人們完成的額外工作：
W量=（G人+G桶）h=（400N+20N）×6m=2520J。
總功：W 總計 = W 有用 + W 額外 = 600J + 2520J = 3120J。
機械效率為：
?方法2。
使用滑輪和桶來提升沙子。
動滑輪和鏟斗上的人所做的額外工作：
W量=（G運動+G鏟斗）h=（10N+20N）×6m=180J。
總功：W 總計 = W 有用 + W 額外 = 600J + 180J = 780J。
機械效率為：
?方法3。
使用滑輪和袋子來提升沙子。
動滑輪和袋子上的人所做的額外工作：
W量=（G移動+G鏟斗）h=（10N+5N）×6m=90J
總功：W總計 = W有用 + W額外 = 600J + 90J = 690J
機械效率為：
從上面的例子可以看出，在做同樣的有用功時斜坡的機械效率怎么求，額外的功越小，機械效率就越高。
因此，三種方法中最可行的是利用動滑輪和袋子來運沙，既省力又機械高效。
[想討論]
仔細觀察下圖。 兩臺挖掘機 A 和 B 正在施工。 如果他們做同樣的額外工作，他們會做同樣有用的工作嗎？ 它們的機械效率高嗎？ （請留言參與討論）
第一的
第二
4、機械效率始終小于1。
1、使用任何機器時，都不可避免地要做額外的工作。 有用功總是小于總功。 因此，機械效率始終小于1。
日常生活中，起重機的機械效率一般為40%~50%
大起重機
門式起重機
滑輪組的機械效率一般為50%~70%。
滑輪組
水泵的機械效率一般為60%～80%。
泵
2、摩擦力是影響機械效率的重要因素。
機械在使用過程中，機械與物體、機械零件之間發生相對運動，產生摩擦。 因此，在影響機械效率的眾多因素中，摩擦是影響機械效率的重要因素。
例如，運動員在山上騎行和汽車在斜坡上行駛時，必須克服車輪與地面和機械部件之間的摩擦力做額外的工作，從而影響其機械效率。
騎術
車
此外，不同的機器還有一些其他因素會做額外的工作，也會影響機械效率。
【中考真題同步訓練】
1.(2020聊城)
如圖所示，用同一個滑輪安裝兩個裝置A、B，將兩個物體A、B分別勻速向上提升。 如果所用的拉力相等，則繩端在同一時間內移動相同的距離。 無論繩子的重量和摩擦力如何，下列說法正確的是（ ）
A.兩個物體以相同的速度上升
B.兩種裝置的機械效率相等
C.舉起物體兩次所做的有用功相等
D、兩個裝置的拉力大小相等
2.(2020丹東)
如圖所示，將重15N的物體在斜坡上以恒定速度從斜坡的底部拉到頂部。 沿斜坡向上的拉力為F=6N，斜坡長度s=1.2m，斜坡高度h=0.3m。 以下哪項陳述是正確的？ 是的（ ）
A.克服物體重力所做的功 7.2J
B. 額外的工作是18J
C、物體上的摩擦力為2.25N
D、斜面機械效率37.5%
3.(2019百色)
如圖所示，由同一個滑輪組成的兩個滑輪組A、B分別將同一物體在同一時間內以勻速提升到同一高度，而與繩索重量和摩擦力無關。 下列說法正確的是（ ）
AF A = FB
B. 繩索 A 和 B 的自由端以相同的速度移動。
C、兩個拉力A、B的功率相同
D、滑輪組B的額外功較多
4.(2019鄂州)
如圖所示，利用動滑輪在5秒內將重力為100N的物體以等速垂直提升。 拉力F為60N。 繩子自由端移動的距離為2m。 不考慮繩索的重量和摩擦力。 下列說法正確的是（ ）
A、物體運動速度為0.4m/s
B. 所做的有用功是200J
C、動滑輪機械效率60%
D、拉力F的功率為24W
5.(2019濟寧)
兩個滑輪組合起來如圖所示。 以5N的拉力F拉動繩索末端，使物體在5s內向左水平滑動1m。 物體與地面的摩擦力為9N。 下列選項正確的是（ ）
AA為定滑輪，B為動滑輪
B、拉力F所做的功為5J
C、拉力F的功率為1.8W
D、滑輪組機械效率90%
6.（2019常州）
如圖所示，斜面高2m，長4m。 小明用平行于斜面的拉力F，將一個重400N的物體從斜面的底部拉到頂部。 已知拉力F=250N。 對于此過程，以下結果是正確的。 是的（ ）
A、有用功為1000J
B.總做功1600J
C、額外做功200J
D、機械效率60%
7.(2019濰坊)(7分)
一輛質量為1.5×10kg的汽車陷入泥濘路段。 駕駛員利用滑輪組和周圍條件組裝成如圖所示的拖車裝置。 已知汽車通過泥濘路段需要移動8m距離，汽車在泥濘路段上受到作用力。 阻力為車輛重量的0.1倍，滑輪的機械效率為80%，g為10N/kg。 在將車輛勻速拖離泥濘路段的過程中，發現：
(1) 所做的有用工作；
(2)作用在繩索自由端的拉力。
8.(2019攀枝花)(6分)
如圖所示，一輛行駛在平路上的汽車通過滑輪組牽引重量為G=9×104N的貨物A沿斜坡勻速向上移動。 貨物A的速度=2m/s。 t=10s后，貨物A垂直上升。 高度h=10m。 已知汽車對繩索的拉力F的功率P為120kW。 忽略繩索和滑輪的質量和摩擦力，求：
(1) t時間內小車對繩索張力所做的功；
(2)轎廂對繩索的拉力；
(3)斜面的機械效率。
9.(2019張家界)(7分)
圖A是工人利用滑輪組打撈意外落水的圓柱石M的示意圖。 整個打撈過程中，石塊以勻速v=0.1m/s上升。 石子離開水面后，繩子自由端的拉力為F=2000N。 圖B是鋼絲繩張力T隨時間t變化的圖像。 t=0 時，石頭剛剛離開河底。 g為10N/kg，水的密度為ρ=1.0×103kg/m3。
(1)畫出圖A中石頭M離開水面后所受的力示意圖。
(2)石子完全浸入水中所受到的浮力為N，石子的質量為Kg。
(3) 河底水的壓力是多少？
（4）石子離開水后滑輪組的機械效率是多少？
10.(2020宜賓)(12分)
在抗擊新冠肺炎疫情的特殊時期，小馬設計了一款如圖所示的設備，用于物品的“無接觸轉運”。 現有的木箱，質量M=25kg，長度L=5m，高h=3m，固定傾斜度，用F=100N的力拉動繩子，使木箱從沿斜坡從底部到頂部，速度為V=0.2m/s。 由于繩索和滑輪之間的摩擦，這個過程涉及額外的工作。 沃=20J。 已知動滑輪的質量為m=1kg。 連接動滑輪的繩索拉直并與斜面平行。 忽略繩索的質量、木箱的尺寸以及繩索從木箱到動滑輪的長度，g為10N/kg。
求：
(1)木箱從坡底上升到坡頂所需的時間；
(2)小馬的拉力；
(3)整個裝置的機械效率；
(4)斜坡對木箱的摩擦力。
參
測試
回答
案件
存在
向下
邊
嘗試去找
哦
！
參考答案：
1.D 2.C 3.C 4.D 5.D 6.C
7. (1)W=1.2×104J
(2)拉力F=625N。
8.（1）1.2×106J
(2) 2×104N (3) 75%
9. (1)答案如下
(2)
(3) 5×104Pa (4) 80%
10.【分析】
(1)木箱從坡底上升到坡頂所需時間：
t=L/v=5m/0.2m/s=25s。
(2)小馬拉繩子的速度為：
V拉力=2V=2×0.2m/s=0.4m/s。
牽引力為：
P=W/t=FS/t=Fv 拉力=100N×0.4m/s=40W。
(3) 有用功是：
W=Gh=mgh=25kg×10N/kg×3m=750J
總工作量為：
總W=Fx2L=100N×2×5m=1000J
整個裝置的機械效率：
=75%
(4) 動滑輪重力所做的附加功為：
W移動=m移動gh=1kg×10N/kg×3m=30J。
斜面對木箱的摩擦力所做的功為：
Wf=-Whave--Wo=
1000J-750J-30J-20J=200J。
斜面與木箱之間的摩擦力：
f=Wf/L=200J/5m=40N。