初中物理解题技巧——怎样解简单机械问题——滑轮组机械效率

滑轮组机械效率是简单机械板块计算压轴核心。

竖直模型克服物体重力做功，水平模型克服摩擦力做功，两类模型公式不一样，解题第一步要先分清场景。

η=(W_有/W_总)×100%

W_总=W_有+W_额

有用功：克服物体重力做功 W_有=G_物h

总功：拉力做功 W_总=Fs_绳

s_绳=nh

不计绳重、摩擦时，额外功只来自动滑轮自重：W_额=G_轮h

推导简化公式：η=[G_物/(G_物+G_轮)]×100%

① 物重：同一滑轮组，提升物体越重，机械效率越高； 

② 动滑轮自重：物重不变，动滑轮越重，额外功越多，效率越低； 

③ 绳重、转轴摩擦：摩擦越大，额外功越多，效率越低。

有用功：克服物体与地面间摩擦力做功 W_有=fs_物

总功：拉力做功 W_总=Fs_绳

s_绳=ns_物

推导简化公式：η=[f/(nF)]×100%

①物体受到的摩擦力：摩擦力越大，机械效率越高； 

②滑轮转轴、绳子摩擦：摩擦越大，额外功越多，效率越低。

误区 1：同一滑轮组，物体提升越高，机械效率越高。 

正解：不计绳重摩擦，高度会在公式中约去，高度不改变效率。 

误区 2：绳子段数越多，滑轮组越省力，机械效率越高。 

正解：省力程度和效率无必然关系，增加动滑轮（n 变大），动滑轮自重增加，效率反而下降。 

误区 3：竖直滑轮组额外功就是动滑轮重力做功。 

正解：该结论仅在不计绳重与摩擦时成立；真实场景额外功还包含摩擦、绳重损耗。

滑轮效率分两样，竖直水平不一样； 

竖直看重物和轮，水平要看摩擦力； 

物增轮减效率升，段数高度不影响。

1、滑轮组动滑轮重 10N，不计绳重和摩擦，提升 90N 重物，求机械效率。

【解析】

不计绳重摩擦，直接使用推导公式η=[G_物/(G_物+G_轮)]×100%

【答案】

解：η=[G_物/(G_物+G_轮)]×100%=(90 N)/(10 N+90 N)×100%=90%

答：机械效率为90%

2、水平滑轮组n=2，拉力F=25 N，物体所受摩擦力f=40 N，求机械效率。

【解析】

水平模型，代入η=[f/(nF)]×100%计算

【答案】

解：η=[f/(nF)]×100%=(40 N)/(2×25 N)×100%=80%

答：机械效率为80%

3、同一滑轮组，先后提升 200N 和 300N 重物，不计绳重与摩擦。比较两次机械效率大小，并说明理由。

【解析】

竖直滑轮组，动滑轮重力不变，物重决定效率高低。

【答案】

解：同一滑轮组，动滑轮自重固定；物体重力越大，有用功在总功中的占比越高，机械效率越高。 

因为G₁=200 N＜G₂=300 N，所以提升 300N 物体时机械效率更高。 

答：提升 300N 重物时效率更高。

4、提升重物时，如果增加滑轮转轴处摩擦，其他条件不变，滑轮组机械效率如何变化？

【解析】

摩擦属于额外功，额外功增大，有用功不变时，有用功占总功比例下降。

【答案】

答：增大转轴摩擦，额外功增加，总功增大，有用功不变，机械效率降低。

斜面与轮轴

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