與簡單機械的機械效率相關(guān)的知識點一直是各地中考的熱門話題。由于此類題涉及的知識點較廣，幾乎涵蓋了初中力學(xué)的所有知識點，所以綜合性很強，要求學(xué)生整體掌握力學(xué)部分。相對較高。

初中常見的簡單機械有以下幾種：杠桿、滑輪、斜面、軸、螺釘?shù)取?span style="display:none">uB5物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

現(xiàn)在我們以三個典型模型為例初中物理總功有用功，詳細闡述機械效率的相關(guān)知識點和內(nèi)在聯(lián)系，供大家欣賞和評價。希望對同學(xué)們今后解答此類問題有所幫助。

本文內(nèi)容由慶慶特約老師黃老師整理

三種典型簡單機械效率詳解

簡單的機械可以理解為一種方法和手段。首先考慮物理模型。如果我們需要將一個塊（重力G）提升到高度h，我們可以直接用手將其提升。此時機械效率η最大，接近100%；但有時重量G太大，徒手難以移動。在這種情況下，我們需要使用簡單的機械。

本文以此模型為例，從杠桿、滑輪、斜面的角度詳細講解了η的相關(guān)知識點。

杠桿機械效率eta

相關(guān)概念

初中物理總功有用功

圖1-1 杠桿

如圖1-1所示，用一個大小為F的垂直向下的力，通過杠桿將木塊G提升到高度h。

有用的工作，顧名思義，就是對我們有用的工作，即在實現(xiàn)目標的過程中產(chǎn)生的工作。這里我們需要將物體提升到高度h，所以W=G·h

額外的功，也就是無用功，在這個模型中主要來自于桿的重量G0，桿的重心上升到一個高度H，所以額外的功就是克服自重所做的功桿，所以W = G0·H。

（注：關(guān)于杠桿型號，看問題時請看清楚描述。輕量杠桿是指不考慮桿的自重。均勻杠桿是指桿的重心在如果沒有提及輕重量，則一般應(yīng)注意桿體自重造成的附加重量）。

總工作量是所有工作量的總和。總功的來源來自于拉力F所做的功，因此W總=F·S。

試想一下，如果沒有拉力F，就沒有有用功或額外功，所以W總是=W有+W量（F·S=G·h+G0·H）。綜上所述，機械效率η=Whas/=G·h/F·S

實例講座

如圖所示，一根均勻的木棍為OC，OA=1/4OC，B為OC的中點。在C點施力，會將A點重200N的物體以勻速（不含摩擦力）提升0.2m。機械效率為80%，舉起物體所做的有用功為J，木棍的重量為N。若將重物移動到B點，仍勻速舉升0.2m，則機械效率為將是（大于/等于/小于）80% 。

解析答案：

初中物理總功有用功

滑輪組機械效率 η

相關(guān)概念

圖2-1 滑輪組

如圖2-1所示，滑輪組用于以拉力F將木塊G提升到高度h。同樣，這里我們需要將木塊提升到高度h，所以W = G·h

滑輪組的額外功主要來自兩部分：克服動滑輪G0自重、繩子重量所做的功和摩擦力所做的功（一般習(xí)題都會在括號中注明此項不會可以考慮，但如果沒有提到，則需要考慮，如例2-1）。由于動滑輪與滑塊一起運動，故W=G0·h。

總功包括有用功和額外功，來自于拉力F所做的功，所以W總=W有+W量（F·S=G·h+G0·h）。

綜上所述，機械效率η=Whas/=G·h/F·S=G·h/(G·h+G0·h)=(G/G+G0)=1/(1+G/G0) ）

（注：最后一個公式表明，無論繩股數(shù)如何，增加或減少 G 都可以改善滑輪組）

另外，在滑輪組模型中，有兩個重要的關(guān)系，F(xiàn)與（G+G0）、S與h的關(guān)系，如下圖：

初中物理總功有用功

圖2-2 力與距離關(guān)系圖

F=(G+G0)/n由力平衡相關(guān)知識證明，如圖2-3所示。

初中物理總功有用功

（圖2-3力平衡）

一般問題中，會說滑輪組勻速上升、勻速拉動，或者模型處于靜止狀態(tài)，說明滑輪組始終處于平衡狀態(tài)。動滑輪和滑輪選為一個整體（圖中虛線框內(nèi)）初中物理總功有用功，因為同一條繩子所受的力的大小處處相等，則全身受到3個向上的力（數(shù)繩股數(shù)：3)，其大小等于拉力F、木塊重力G、動滑輪重力G0。根據(jù)力平衡(F+F+F)=(G+G0)，則F=(G+G0)/3。

實例講座

如圖所示，用滑輪組將重量為G的物體以勻速提升h。每個動滑輪的自重為G輪（不包括繩重和摩擦力）。滑輪組的機械效率是多少？滑輪組自由端的張力F是多少？

初中物理總功有用功