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让更多的孩子得到更好的教育
机械效率（基础）
责编：武霞
【学习目标】
1、知道有用功、额外功、总功；
2、理解机械效率定义、大小范围、表示方法、公式、影响因素；
3、知道有用功、额外功、总功关系式；
4、理解机械效率的计算及公式。
【要点梳理】
要点一、有用功、额外功、总功（高清课堂《机械效率》有用功、额外功和总功）
1、功的原理：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功，也就是使用任何机械都不
省功。
在理想情况下，使用机械所做的功等于不使用机械所作的功。
在实际情况中，使用机械所做的功大于不使用机械所作的功。
2、有用功：为了达到某一目的而必须做的功。如提沙子上楼时对沙子做的功就是有用功。利用机械工
作时对工作目的物做的功叫有用功。
3、额外功：对人们完成某件事情来说没有用，但又不得不做的功，如提沙子上楼时对桶、滑轮等做的
功就是额外功。
4、总功：使用机械时，动力做的功，例如：用桶从井中打水。由于工作目的是水，所以对水做的功是有
用功，对桶做的功是额外功，人在整个提水过程中做的功是总功。
要点诠释：
1、总功是有用功与额外功之和，即W +W =W 。
有用 额外 总
2、额外功的产生是因为利用机械做功时，除了对工作目的物做功外，还要克服机械本身的摩擦力或重
力做功。
要点二、机械效率
为了表示有用功在总功中所占的比例，物理学中引入了机械效率，它等于有用功W 与总功W 之
有用 总
比，符号为η。
要点诠释：
1、公式为 ，式中η表示机械效率，它是一个百分数。η的值越大，表明有用功在总功中所占
的比例越大，做功的效率越高。
2、η的值总小于100%，由于机械本身的摩擦力或重力不可能为零，所以额外功总是存在的，即有用功
总是小于总功。
3、知道增大机械效率的方法
根据公式 可知：如果有用功不变，我们可以通过减小额外功来增大机械效
率，（例如我们用轻便的塑料桶打水，而不用很重的铁桶打水，就是运用这个道理）；如果额外功不变，我
们可以通过增大有用功来提高机械效率；（例如，在研究滑轮组的机械效率时，我们会发现同一个滑轮组，
提起的重物越重，机械效率越高，就是这个道理）；当然了，如果能在增大有用功的同时，减小额外功更好。
【典型例题】
地址：北京市西城区新德街20号4层 电话：010-82025511 传真：010-82079687 第1页 共5页让更多的孩子得到更好的教育
类型一、基础知识
1、做值日时，小阳将一桶水从一楼提到二楼。此过程中，关于做功的说法正确的是（ ）
A．对桶做的功是有用功
B．对水做的功是有用功
C．对水做的功是额外功
D．克服自身重力做的功是总功
【答案】B
【解析】小阳目的是提水，对水做的功为有用功，故B正确、C错；对桶做的功为额外功，故A错；小阳把水、
桶、自身提升做的功为总功，故D错。
【总结升华】本题考查了学生对有用功、总功、额外功的了解与掌握，区分时要从我们的目的出发分析判断。
举一反三：
【变式】工人用滑轮组把一箱箱货物从一楼提升到五楼，在滑轮组上加润滑油后，机械效率提高了，则加润
滑油后工人提升同样的重物时，做功的（ ）
A．有用功减小，总功不变 B．有用功增加，总功增加
C．有用功减小，总功减小 D．有用功不变，总功减小
【答案】D
2、关于机械效率，下列说法中正确的是（ ）
A．机械做功越快，机械效率越高
B．机械所做的总功越少，机械效率越高
C．机械做的有用功在总功中占的百分比越大，机械效率越高
D．使用机械时，所用动力跟物重的比值越小，机械效率越高
【答案】C
【解析】A、机械做功越快，表示功率越大，单位时间内做的功越多，但机械效率不一定就高，故此项不符合
题意；B、从机械效率公式可知，总功多，机械效率的大小还要看有用功的大小，故此项不符合题意；C、总
功包括有用功和额外功，有用功在总功中占比例越大，机械效率越高，故此项正确符合题意；D、使用机械
时，所用动力跟物重的比值与有用功占总功的比例没有关系，故此项说法不对，不符合题意。
【总结升华】该题考查学生对机械效率的理解，特别要注意功率与机械效率是两个不同的物理量，它们之
间没有任何关系。
举一反三：
【变式】（高清课堂《机械效率》例1）关于机械效率，下列说法正确的是 （ ）
A. 越省力的的机械，机械效率越高
B. 有用功多的机械，效率越高
C. 额外功少的机械，机械效率高
D. 总功一定时，有用功多的机械的效率高
【答案】D
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3、（2015•贵港中考）工人用如图所示的滑轮组提起重2000N的物体，若工人匀速提升这个物体所用
的拉力是800N，则该滑轮组的机械效率为 ；若工人用800N的拉力在1min内将这个物体匀
速提高了3m，他做功的功率为 W。
【答案】62.5%；160
【解析】由图知，n=4，
（1）滑轮组的机械效率：η= ×100%= ×100%= ×100%= ×100%= ×100%=62.5%；
（2）s=4h=4×3m=12m，W总=Fs=800N×12m=9600J，拉力的功率：P= = =160W。
【总结升华】本题是一个综合计算题，要求灵活运用功的公式、功率公式、机械效率的公式，能确定承担物
重的绳子股数是关键（直接从动滑轮上引出的绳子股数）。
举一反三：
【变式】用某一滑轮组提起某重物，滑轮组所做的额外功是总功的25%，则此滑轮组的机械效率是（ ）
A．20% B．25% C．75% D．80%
【答案】C
类型二、知识运用
4、在不计摩擦和绳子质量的情况下,分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组(两个定滑轮和两个动滑轮)
匀速提升同一物体到同一高度处,其机械效率分别为η 、η 、η 则下列选项正确的是 （ ）
定 动 组,
A.η <η <η B.η <η <η
组 动 定 定 动 组
C.η <η <η D.η <η <η
动 定 组 定 组 动
【思路点拨】克服物体的重力所做的功是有用功，由题知匀速提升同一物体到同一高度处，可知做的有用
功相同；不计绳子质量和摩擦，额外功W =G h，知道使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的动滑轮的个数为0、
额 轮
1、2，可以得出做的额外功的大小关系，由于W =W +W ，可以得出所做的总功的大小关系，再利用效率
总 有用 额
公式比较三种情况下机械效率的高低。
【答案】A
【解析】∵匀速提升同一物体到同一高度处，
∴三种情况下做的有用功相同，大小都为W ；
有用
∵不计绳子质量和摩擦，
∴使用滑轮做的额外功：W =G h，
额 轮
又∵使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的动滑轮的个数为0、1、2，
∴使用定滑轮、动滑轮、滑轮组做的额外功：W ＜W ＜W ，
额1 额2 额3
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∵W =W +W ，
总 有用 额
∴三种情况下做的总功：W ＜W ＜W ，
定 动 组
∵η= W /W ，
有用 总
∴使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的机械效率：η ＞η ＞η 。
定 动 组
【总结升华】本题考查了机械效率高低的比较，关键是使用定滑轮、动滑轮、滑轮组时有用功、额外功、总
功的区分。
5、一个工人用由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组（不计摩擦和绳重），站在地上将400N重的
货物经过10s匀速提高4m，所用的拉力是250N，求：
（1）这个工人做功的功率是多少？
（2）此时滑轮组的机械效率是多少？
（3）若把800N的重物提起，工人至少要用多大的拉力？
【思路点拨】解答本题关键是要了解：
（1）在不计绳重和摩擦的情况下，若有n段绳子在拉重物，则 。
（2）有n段绳子在拉重物，则s=nh。
（3）由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，又是站在地上往下拉，故可得知此滑轮组应有2段绳子在
拉重物。
（4）工人做的功为总功，重物被拉升的为有用功。
【答案与解析】
（1）由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，又是站在地上往下拉，故可得知此滑轮组应有2段绳子在
拉重物工人做功W=FS=250N×2×4m=2000J，则 。
（2）W =Gh=400N×4m=1600J， 。
有用
（3）不计绳重及摩擦，故有F= （G +G ），拉400N重物用的拉力为250N，则动滑轮重G =2F-G
动 物 动 物
=2×250N-400N=100N，则拉800N重物时，拉力F= （G +G′ ）= （100N+800N）=450N。
动 物
【总结升华】本题是比较综合性的滑轮组试题，有不少隐藏条件需要在题目中去挖掘，对学生的要求较高。
举一反三：
【变式】（2015•工业园区模拟）一名工人用如图所示的滑轮组提起重450N的重物，重物在5s内匀速上升
了1m，动滑轮重50N，不计绳重及摩擦。求：
（1）此过程中的有用功和额外功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）工人所用拉力的大小和拉力的功率。
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【答案与解析】
（1）有用功：W =Gh=450N×1m=450J，不计绳重及摩擦，额外功：W =G h=50N×1m=50J；
有用 额外 动
（2）总功：W =W +W =450J+50J=500J， ;
总 有用 有用
（3）绳子自由端移动的距离s=3h=3m，由W =Fs得拉力： ，
总
功率： 。
答：（1）此过程中的有用功和额外功分别为450J、50J；
（2）滑轮组的机械效率为90%；
（3）工人所用拉力的大小和拉力的功率分别为166.7N、100W。
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