在生活中做任何事情都有一個(gè)效率問題，例如時(shí)間效率、學(xué)習(xí)效率、工作效率等。而在熱學(xué)中，簡(jiǎn)單機(jī)械也會(huì)碰到效率問題，一般稱之為機(jī)械效率。
哪些是機(jī)械效率呢？在這一節(jié)中我們將一上去學(xué)習(xí)：
1機(jī)械效率
有用功
為實(shí)現(xiàn)一定的目的而必須做的功，稱作有用功，用符號(hào)W有用表示。
額外功
在做功的過程中，不須要但又不得不做的功，稱之為額外功，用符號(hào)W額外表示。
總功
在做功的過程中，簡(jiǎn)單機(jī)械整個(gè)系統(tǒng)消耗的能量，等于有用功與額外功之和，用符號(hào)W總表示。
W總=W有用+W額外
機(jī)械效率
在數(shù)學(xué)學(xué)中，將有用功與總功的比值，稱作機(jī)械效率，用符號(hào)η表示（η讀作yita）。
機(jī)械效率=有用功/總功x100%
用字母表示：
η=W有用/W總x100%
注意：
機(jī)械效率是反映機(jī)械性能好壞的重要標(biāo)志之一。使用任何機(jī)械都不可防止要做額外功，因此有用功只占總功的一部份，故機(jī)械效率總大于1。有用功所占比列越大，機(jī)械對(duì)總功的借助率就越高，機(jī)械的性能就越好。機(jī)械效率的高低與使用機(jī)械是省力還是吃力無關(guān)?；瘜W(xué)中，用機(jī)械效率來表示機(jī)械對(duì)總功的借助率。
注意事項(xiàng)
理解機(jī)械效率等于有用功與總功之比。對(duì)于這一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：
（1）會(huì)判定有用功、額外功和總功
曉得我們須要的功叫有用功；在工作時(shí)，額外負(fù)擔(dān)而不得不做的功叫額外功；總功是有用功與額外功之和。通常情況下，我們依照做功的目的來分辨這三種功。
（2）曉得減小機(jī)械效率的方式
依據(jù)公式機(jī)械效率=有用功/總功x100%可知：
①如果有用功不變，我們可以通過減少額內(nèi)功來減小機(jī)械效率。諸如：我們用輕便的塑膠桶打水，而不用很重的鐵桶打水，就是運(yùn)用這個(gè)道理；
②如果額外功不變，我們可以通過減小有用功來增強(qiáng)機(jī)械效率。諸如：在研究滑車架的機(jī)械效率時(shí)，我們會(huì)發(fā)
現(xiàn)同一個(gè)滑車架，提起的重物越重，機(jī)械效率越高，就是這個(gè)道理。
典型例題：（2018?承德）對(duì)化學(xué)概念的理解是學(xué)好化學(xué)的關(guān)鍵。關(guān)于功、功率和機(jī)械效率，下述說法正確的是（）
A．通過改進(jìn)機(jī)械的性能可以使機(jī)械效率達(dá)到100%
B．做功多的機(jī)械，功率一定大
C．功率大的機(jī)械，做功一定快
D．做功快的機(jī)械，機(jī)械效率一定高
【分析】（1）機(jī)械效率反映了機(jī)械的性能好壞，是有用功與總功的比值，與做功快慢沒有關(guān)系；使用任何機(jī)械不可防止地做額外功，所以機(jī)械效率一定大于100%；
（2）功率是描述物體做功快慢的數(shù)學(xué)量，它等于單位時(shí)間內(nèi)所做的功，功率大則做功快。
【解答】解：A、使用任何機(jī)械都要做額外功，所以總功一定小于有用功，即有用功與總功的比值一定大于1，也就是機(jī)械效率大于100%．故A錯(cuò)誤；
B、功率是做功多少與所用時(shí)間的比值。做功多，時(shí)間不確定，功率大小不能確定。故B錯(cuò)誤；
C、功率反映做功的快慢，功率大則做功快，功率小，則做功慢。故C正確；
D、機(jī)械效率與做功快慢沒有關(guān)系。故D錯(cuò)誤。故選：C。
【點(diǎn)評(píng)】正確理解功率和機(jī)械效率的概念是解決此題的關(guān)鍵；還要充分考慮選項(xiàng)中的條件，必要時(shí)可運(yùn)用公式剖析。
2滑車架機(jī)械效率
在上面我們學(xué)習(xí)了滑車架，如今我們一上去探究一下影響滑車架機(jī)械效率的誘因有什么呢？
檢測(cè)滑車架機(jī)械效率
實(shí)驗(yàn)原理
η=W有用/W總=Gh/Fs
實(shí)驗(yàn)器材
滑車架、鉤碼、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺
實(shí)驗(yàn)步驟
①用彈簧測(cè)力計(jì)檢測(cè)鉤碼所受重力G并填入表格；
②按右圖所示安裝滑車架，分別記下鉤碼和繩端的位置；
③豎直向下勻速帶動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼下降，讀出拉力F的值，用刻度尺測(cè)出鉤碼上升的高度h和繩端聯(lián)通的距離s，將這三個(gè)量填入表格；
④按右圖所示安裝滑車架，分別記下鉤碼和繩端的位置并重復(fù)步驟③；
⑤改變鉤碼的數(shù)目，重復(fù)步驟①和③；
⑥算出有用功、總功、機(jī)械效率并填入表格。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
同一滑車架，物重越大，機(jī)械效率越高；
物重相同時(shí)，動(dòng)滑輪越重，機(jī)械效率越低。
實(shí)驗(yàn)推論
通過前面的實(shí)驗(yàn)可知，物重和動(dòng)滑輪重力會(huì)影響滑車架機(jī)械效率。因?yàn)槔K重和磨擦力的存在，拉力也會(huì)克服繩重及磨擦力做功。故影響滑車架機(jī)械效率的誘因有：物重、動(dòng)滑輪重、繩重及磨擦。
機(jī)械效率的估算
滑車架機(jī)械效率的簡(jiǎn)單估算
在不計(jì)磨擦及繩重的情況下
W額外=G動(dòng)h
故，滑車架機(jī)械效率為
η=W有用/W總=W有用/（W有用+W額外）
=Gh/（Gh+G動(dòng)h）
=G/（G+G動(dòng)）
為此，降低物重G、減小動(dòng)滑輪重G動(dòng)（使用輕質(zhì)動(dòng)滑輪）可以提升滑車架機(jī)械效率。
減少繩重（使用輕質(zhì)繩）及磨擦阻力（輪與軸之間加潤(rùn)滑油）也可以提升滑車架機(jī)械效率。
典型例題：（2018?北京）如圖為“測(cè)滑車架機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)。在彈簧測(cè)力計(jì)拉力作用下，重6N的物體2s內(nèi)勻速上升0.1m，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖示（不計(jì)繩重與磨擦）。下述說法錯(cuò)誤的是（）
A．彈簧測(cè)力計(jì)的拉力是2.4N
B．物體上升的速率為0.05m/s
C．彈簧測(cè)力計(jì)拉力的功率為0.12W
D．滑車架的機(jī)械效率約83.3%
【分析】（1）先確定彈簧測(cè)力計(jì)的分度值，再依照表針位置讀數(shù)；（2）借助速率公式求物體上升速率；（3）由圖知，n=3，重物上升h，則拉力端聯(lián)通的距離s=3h，借助W總=Fs求出拉力做的功；借助P=W/t求拉力做功功率；（4）曉得物體重機(jī)械效率有用功計(jì)算公式，借助W=Gh求出有用功，滑車架的機(jī)械效率等于有用功與總功之比。
【解答】解：A、由圖可知，彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.2N，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2.4N，故A正確；B、物體上升速率v=s/t=0.1m/2s=0.05m/s，故B正確；C、由圖知，n=3，拉力端聯(lián)通距離s=3h=3×0.1m=0.3m機(jī)械效率有用功計(jì)算公式，拉力做功W總=Fs=2.4N×0.3m=0.72J，拉力做功的功率：P=W總/t=0.72J/2s=0.36W，故C錯(cuò)誤；D、有用功W有用=Gh=6N×0.1m=0.6J；滑車架的機(jī)械效率：η=W有用/W總=0.6J/0.72J×100%≈83.3%，故D正確。故選：C。
【點(diǎn)評(píng)】滑車架做的有用功是提高物體重力做的功，額外功是克服動(dòng)滑輪重力和繩子重力及磨擦做的功，總功是拉力做的功，機(jī)械效率等于有用功和總功的比值。
3試題重現(xiàn)
習(xí)題1：（2018?長(zhǎng)沙）工人用如圖所示的動(dòng)滑輪，將重1000N的物體在5s內(nèi)勻速豎直提高了1m，人對(duì)繩自由端的拉力F為600N，不計(jì)繩重和磨擦。以下推論正確的是（）
A．動(dòng)滑輪的有用功為600J
B．動(dòng)滑輪的重力為400N
C．滑輪的機(jī)械效率為83.3%
D．拉力F的功率為120W
習(xí)題2：（2018?山東）如圖，用同一滑車架分別將物體A和物體B勻速提高相同的高度。與提高B相比，提高A的過程滑車架的機(jī)械效率較大。若不計(jì)繩重與磨擦的影響，則提高A的過程（）
A．額外功較小
B．額外功較大
C．總功較小
D．總功較大
習(xí)題3：（2018?成都）某實(shí)驗(yàn)小組分別用如圖所示的甲、乙兩個(gè)滑車架（每位滑輪等重），在相同時(shí)間內(nèi)把重物G提高相同高度，F(xiàn)1和F2大小相等，不計(jì)繩重及磨擦，下述說法正確的是（）
A．力F1和F2做功的功率相同
B．力F1和F2做的總功相同
C．乙滑車架更省力，兩個(gè)滑車架機(jī)械效率一樣大
D．甲滑車架的機(jī)械效率比乙滑車架高
習(xí)題4：（2018?成都）如圖所示，用滑車架提高重物時(shí)，重400N的物體在10s內(nèi)勻速上升了1m。已知拉繩子的力F為250N，則提高重物的過程中（）
A．做的總功是400J
B．拉力F的功率是25W
C．繩子自由端被拉下1m
D．滑車架的機(jī)械效率是80%
習(xí)題5：（2018?南京）如圖所示，借助滑車架將重力為2N的物體，以0.2m/s的速率提高0.1m，拉力F為1.2N，下述說法正確的是（）
A．繩自由端聯(lián)通的速率為0.6m/s
B．這個(gè)滑輻條是吃力機(jī)械
C．滑車架的機(jī)械效率為83.3%
D．F所做的有用功為0.24J
完
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