【功的原理及其应用、机械效率、改变世界的机械】

功的计算及其在机械中的应用在我们的日常生活和工作中，机械的使用无处不在。

从简单的杠杆、滑轮，到复杂的汽车发动机、工厂的生产线，机械的运作都离不开功的概念。

那么，什么是功？如何计算功？功在机械中又有着怎样重要的应用呢？首先，我们来了解一下功的定义。

功，简单来说，就是力在物体沿力的方向上移动的距离的乘积。

如果用公式来表示，就是W ＝F ×s ，其中 W 表示功，F 表示作用在物体上的力，s 表示物体在力的方向上移动的距离。

这个定义看似简单，但却蕴含着深刻的物理意义。

比如说，当你用 10 牛的力水平推动一个箱子，使它在水平方向上移动了 5 米，那么你做的功就是 10 × 5 ＝ 50 焦耳。

这里的焦耳是功的单位，就像我们用米来衡量长度，用千克来衡量质量一样。

功的计算不仅仅是简单的数值相乘，还需要注意力和距离的方向关系。

如果力和距离的方向垂直，那么这个力就不做功。

例如，你提着一个书包在水平方向上行走，虽然你对书包施加了力，但由于力的方向是竖直向上的，而书包在水平方向上移动，所以你对书包没有做功。

在机械中，功的计算有着至关重要的作用。

以滑轮为例，滑轮分为定滑轮和动滑轮。

定滑轮不省力，但可以改变力的方向。

假设用一个定滑轮提起一个重 100 牛的物体，绳子自由端移动了 10 米，而物体上升的高度也是 10 米。

因为力的大小不变，都是 100 牛，所以做的功就是 100 × 10 ＝ 1000 焦耳。

而动滑轮则可以省力，但不能改变力的方向。

如果用一个动滑轮提起同样重 100 牛的物体，绳子自由端移动了 20 米，而物体上升的高度是 10 米，此时力的大小变为 50 牛，做的功依然是50 × 20 ＝ 1000 焦耳。

再来看斜面这个简单机械。

如果要把一个物体沿着斜面推到一定高度，相比直接把物体竖直提升，会省力但要多移动距离。

假设斜面的长度是 20 米，高度是 5 米，物体的重力是 200 牛，沿斜面推物体所用的力是 50 牛。

功的计算及其在机械中的应用分析在我们的日常生活和各种机械运作中，“功”这个概念无处不在。

无论是简单的搬动物体，还是复杂的机械传动，都涉及到功的计算和应用。

理解功的概念以及掌握其计算方法，对于我们分析和优化机械系统的性能具有重要意义。

首先，让我们来明确一下什么是功。

功是物理学中表示力对物体作用的空间累积的物理量。

简单来说，如果一个力作用在物体上，并且使物体在力的方向上移动了一段距离，我们就说这个力对物体做了功。

功的大小等于力与在力的方向上移动的距离的乘积。

功的计算公式为：W ＝ F × s ×cosθ，其中 W 表示功，F 表示作用在物体上的力，s 表示物体在力的方向上移动的距离，θ 是力与位移方向之间的夹角。

当力与位移方向相同时，cosθ ＝ 1，此时功就等于力与距离的直接乘积。

例如，一个工人用 100 牛的水平力推动一个重 50 千克的箱子在水平地面上移动了 5 米，那么他做的功就是 W ＝ 100 × 5 ＝ 500 焦耳。

在机械中，功的计算有着广泛的应用。

以起重机为例，起重机吊起一个重物时，起重机的拉力对重物做功。

假设起重机用 5000 牛的力吊起一个重物，将其升高了 10 米，那么起重机做的功就是 W ＝ 5000 ×10 ＝ 50000 焦耳。

再比如，汽车发动机通过燃烧燃料产生的力，推动汽车前进。

如果发动机的输出力为 1000 牛，汽车在这个力的作用下行驶了 100 米，那么发动机做的功就是 1000 × 100 ＝ 100000 焦耳。

除了计算功的大小，我们还需要考虑功的正负。

当力与位移方向夹角小于 90 度时，力做正功；当力与位移方向夹角大于 90 度时，力做负功；当力与位移方向夹角等于 90 度时，力不做功。

正功意味着力对物体的运动起到了推动作用，增加了物体的能量。

负功则表示力对物体的运动起到了阻碍作用，减少了物体的能量。

例如，当一个物体在粗糙水平面上滑行时，摩擦力与物体的运动方向相反，摩擦力做负功，消耗了物体的动能。

功与机械效率揭示功与机械效率之间的关系在物理学中，功和机械效率是两个重要的概念，它们揭示了功和机械效率之间的密切关系。

本文将详细探讨功和机械效率的意义，并分析其关系。

一、功的定义和意义功是物体受到力的作用下发生的位移所做的功。

根据物理学的定义，功可以表示为力乘以位移的乘积。

具体而言，如果一个物体受到力F作用，沿着位移s移动，那么该物体所做的功可以表示为W = F * s。

功在物理学中起着重要的作用。

首先，功是描述能量转化的重要概念。

在物体受到力的作用下，其位置发生变化，这意味着物体的内能也发生了变化。

而功就是由外力对物体所做的功所致。

其次，功也是衡量力的作用效果的指标。

通过计算功，我们可以了解力对物体的影响程度。

二、机械效率的定义和计算方法机械效率是描述机械装置的能量转化效率的概念。

它反映了机械装置的输出功率与输入功率之间的比值。

机械效率可以表示为η = 输出功率 / 输入功率。

在实际应用中，机械装置通常会存在一定的能量损耗，例如摩擦、空气阻力等。

因此，机械效率一般小于1。

实际上，机械效率越高，说明机械装置的能量转化效率越高，能量损耗越小。

三、功与机械效率的关系功与机械效率存在紧密的关系。

首先，功是机械效率的基础。

在计算机械效率时，需要知道输入功率和输出功率。

而输出功率是由外力对物体所做的功所致，因此功是计算机械效率的重要参数之一。

其次，功与机械效率之间存在一个简单的关系。

根据功的定义可知，W = F * s，而机械效率可以表示为η = W_output / W_input。

将功的定义代入机械效率的计算公式中，可以得到η = (F_output * s_outpu t) /(F_input * s_input)。

进一步简化可得η = (F_output / F_input) * (s_output / s_input)。

由上式可见，机械效率与输入力和输出力以及输入位移和输出位移之间的比值有关。

如果输入力和输出力相等，那么机械效率与位移的比值有关。

功的原理；机械效率1.正确理解“功”的物理意义：物理学中的“功”跟日常生活中的“做工”或“工作”的含义不同，在物理学中，做功是指两个因素同时存在的物理过程，这两个因素是：物体受到力的作用和物体沿力的方向通过一段距离。

这两个因素缺一不可，缺少任何一个条件，物理上就说没有做功。

根据做功的两个必要因素可知，下列三种情况没有做功：①物体受到力的作用，但物体没有沿力的方向通过距离。

例如：用力推车、车没有被推动，推力对车没有做功。

一个人举着重物不动的时候，他虽然对重物有力的作用，但没有对重物做功。

②物体移动了一段距离，但没有受到力的作用，例如，物体由于惯性而运动。

一个沿水平光滑的桌面匀速运动的木块，木块在水平方向上没有受到阻力，也没有受到动力，因而没有力对运动的木块做功。

③物体受到了力的作用，也通过了一段距离，但物体通过的距离跟它受到的力的方向垂直。

例如手提水桶，沿水平方向移动。

水桶受竖直向上的拉力，水桶在水平方向上移动，竖直高度不变，水桶移动的方向跟拉力的方向垂直，竖直向上的拉力对水桶没有做功。

力和功是实质不同的两个概念，从上面分析可以看出，在做功的过程中，一定有力的作用。

但是，有力作用在物体上，这个力不一定对物体做了功。

2.对功率概念的正确理解功率是表示物体做功快慢的物理量。

学习这个概念，可以跟运动速度概念相对照、比较。

速度是表示物体运动快慢的物理量。

物体速度大，表示物体运动得快，但不一定运动的路程就长；而通过路程长的物体，不一定运动得快。

速度大，指单位时间内通过的路程长。

速度和路程是两个不同的概念。

同样功和功率也是两个不同的概念。

做功多，不一定做功就快；反之，做功快，不一定做功就多。

功率大，表示单位时间内做的功多。

功率跟功、时间两个因素有关，即t wP =。

相同时间内做功多的，功率大；做相同多的功，时间少的，功率大。

因为W=FS ，所以V F t FS t w P ⋅=== 物体在拉力F 的作用下，以速度v 沿拉力的方向做匀速直线运动，则拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积。

功的原理与应用1. 功的定义和简介功是物理学中的一个关键概念，代表着力量在物体上产生的作用效果。

在物理学中，功被定义为力量在物体上产生的位移与力的乘积。

它是描述能量转化过程中的关键参数，常用于描述机械能、电能等的转化。

2. 功的计算公式功的计算公式可以根据具体情况而有所不同。

下面是根据不同力的类型列出的常见功的计算公式：2.1 力是常量的情况当施加力的大小和方向都保持不变时，我们可以使用下面的简化公式来计算功：功 = 力 × 位移× cosθ其中，θ是力与位移之间的夹角。

2.2 力是变化的情况当施加力的大小和方向都发生变化时，我们需要采用积分的方式来计算功。

例如，在一个弹簧恢复力的作用下，我们可以采用如下公式：\[W = \int F \cdot dx\]其中，F是弹簧的恢复力，x是位移。

3. 功的应用领域功的概念和计算方法广泛应用于各个领域，下面列举了一些典型的应用：3.1 机械功在机械领域中，功是一个重要的概念。

例如，我们可以通过计算机械功来评估设备的工作量。

此外，功也常用于描述机械能的转化过程，比如在摩擦力作用下物体的减速过程中，可以通过计算功来评估摩擦力对物体的消耗。

3.2 电功在电学领域中，功是评估电能转化过程的重要参数。

例如，我们可以通过计算电功来评估电器的能效。

此外，功也常用于描述电阻元件中的能量损耗，以及电源对电路的功率输入。

3.3 光功在光学领域中，功也有着重要的应用。

例如，在光纤通信中，可以通过计算光功来评估光信号的强度变化。

此外，功也用于描述光源对物体的照射效果，以及光能的转化过程。

3.4 热功在热学领域中，功是研究热能转化过程的重要概念。

例如，在热动力学中，可以通过计算热功来评估热机的效率。

此外，功也常用于描述热能的转移和转化过程，比如在传热过程中，可以通过计算功来评估热能的损失。

4. 总结功是物理学中的一个重要概念，用于描述力在物体上产生的作用效果。

功的计算及其在机械中的应用分析在我们的日常生活和工业生产中，机械的使用无处不在。

从简单的杠杆、滑轮，到复杂的汽车发动机、飞机引擎，机械的运作都离不开功的概念。

理解功的计算以及其在机械中的应用，对于我们更好地认识和利用机械有着至关重要的意义。

首先，让我们来明确一下什么是功。

功，简单来说，就是力在物体沿力的方向上移动的距离的乘积。

如果用公式来表示，就是：功（W）＝力（F）×距离（s）× cosθ，其中θ是力和移动方向之间的夹角。

当力和移动方向完全一致时，cosθ ＝ 1，功就等于力乘以距离。

比如，我们用 10 牛顿的力水平推动一个物体移动了 5 米，那么所做的功就是 10×5 ＝ 50 焦耳。

但如果力和移动方向有夹角，比如我们用 10 牛顿的力斜向上拉一个物体，移动了 5 米，而力和移动方向的夹角是 30 度，那么此时所做的功就是 10×5×cos30°＝ 433 焦耳。

了解了功的计算方法，接下来我们看看它在机械中的应用。

机械的主要作用就是帮助我们更轻松、更高效地完成工作。

而判断一个机械是否有效地发挥了作用，功的概念就派上了用场。

以斜面为例，当我们要把一个重物搬到高处，如果直接竖直提起，需要克服重力做很大的功。

但如果利用一个斜面，让重物沿着斜面向上移动，虽然移动的距离增加了，但所需的力减小了。

根据功的原理，使用任何机械都不省功，所以通过斜面搬运重物所做的功和直接竖直提起重物所做的功是相等的。

但因为斜面改变了力的大小和方向，使得我们能够用较小的力完成同样的功，从而达到省力的目的。

再比如滑轮组。

在使用滑轮组提升重物时，通过合理地组合定滑轮和动滑轮，可以改变力的方向和大小。

虽然我们拉动绳子的距离增加了，但作用在绳子上的力减小了。

同样，根据功的原理，总功是不变的。

滑轮组的应用让我们能够更方便地完成重物的提升工作。

在机械传动系统中，功的计算也非常重要。

《功的原理和机械效率》复习一 第一部分：基本概念 1．功的原理：（1）W 总= 注释：①不计摩擦及机械自重：W 总= ；②考虑摩擦及机械自重：对于滑轮组：竖直使用：W 额外= ，可简化计算； 水平使用：W 额外= ，可简化计算；对于斜面： W 额外= ，可求摩擦力；2．机械效率：η= = = ； 注释：（1）对于滑轮组：若物体对动滑轮的拉力为（如图1、2所示）T ，则有：η= = = ；对于如图1所示的滑轮组，若不计滑轮组摩擦，则有：η= = ；（2）对于斜面：η= = = ； 注意：（1）用滑轮组提升重物时，滑轮组的机械效率与被提升物体所受重力的大小有关，物体越重，滑轮组的机械效率越高；（2）机械效率是有用功在总功中占的百分比，功率是做功的快慢，两者没有直接联系。

图1 图2第11题图《功的原理和机械效率》复习一一、单选题1．下列说法中正确的是 （ ） A ．机械效率越高的机械做功越快 B ．机械效率越高的机械做功越多C ．功率越大的机械做功越快D ．功率越大的机械做功越多2．分别用定滑轮、动滑轮、滑轮组把同一个物体匀速提升到同一高度，其中机械效率最高的是（不计绳重及摩擦） （ ） A ．定滑轮 B ．动滑轮 C ．滑轮组 D ．无法确定3．用机械效率为90%的滑轮组提起270N 的重物，加在绳子自由端的拉力为100N ，则滑轮组上承受拉力的绳子段数为 （ ） A ．2段 B ．3段 C ．4段 D ．5段4．图中所示的滑轮组装置中，所挂重物的重力G =50N ，当施加在绳子自由端的拉力为F =30N ，重物恰好匀速上升，绳重及一切摩擦均可忽略不计，由此可知（ ） A ．该装置的机械效率为60% B ．该装置的机械效率为55.6% C ．该装置中动滑轮重为5N D ．该装置中动滑轮重为10N 5．某人用如图所示的滑轮组匀速提起260N 的物体，所用的力为100N ，物体提高1m 。

则下列说法中正确的是（ ）A ．拉力做的有用功是100JB ．拉力做的总功是260JC ．滑轮组的机械效率是65%D ．拉力做的有用功是300J6．斜面长为L ，高为h ，物重为G ，物体沿斜面从底端匀速移到顶端，斜面效率为η，则物体受到的摩擦力f 为 （ ） A ．f =Gh ηL B ．f =Gh ηL -G C ．f =Gh ηL -Gh LD ．无法计算二、填空题7．小华用一个动滑轮在20s 内将重400N 的货物匀速竖直提高2m ，所用的拉力为250N ，则在这一过程中小华所做的有用功是 J ，他做功的平均功率是 W ，该动滑轮的机械效率是 。

初三物理功的原理 机械效率知识精讲功的原理 机械效率一. 使用机械时，人们所做的功，都等于不用机械而直接用手所做的功，也就是使用任何机械都不省功。

这个结论叫做功的原理。

在不考虑额外功的情况下，使用机械尽管不能省功，但有以下好处： 1. 使用机械可以改变动力的大小、方向和动力作用点移动的距离，并可以改变做功的快慢； 2. 使用机械能够比较方便的完成人们不便直接完成的工作。

例1：（1995年全国应用物理竞赛试题）螺旋千斤顶是一种常用的起重装置（如图所示），用手柄转动螺杆时，螺杆顶端的重物就随螺杆一起上升。

若螺杆的直径为d ，螺距为h ，手柄末端倒转轴的距离为l ，要举起质量为M 的重物时，至少要给手柄顶端多大的力？提出本题中为了省力应用了哪几种简单机械。

分析：施加在手柄上的力使物体克服重力上升。

根据功的原理，作用在手柄上的力做的功等于克服物体重力做的功。

转动一周时，手柄末端通过的距离为s=2π(l+d/2)，垂直给手柄的力F 时所做的功为W 1=FS=F ·2π(l+d/2)，转动一周时重物升高h ，克服物体重力做功W 2=Mgh 。

根据功的原理有W 1=W 2，即F ·2π(l+d/2)= MghF=Mgh/2π(l+d/2)为了省力应用了斜面和轮轴两种简单机械。

总评：这种螺旋装置在日常生活中有很多地方应用。

二. 机械效率1. 机械工作的时候，对人们有用的功叫做有用功；对人们没有用，但又不得不做的功叫做额外功；动力对机械的功叫做总功。

总功等于有用功和额外功之和，即： W 总=W 有用+W 额外2. 机械效率：有用功跟总功的比值叫做机械效率。

它是表示机械性能的物理量。

3. 公式 η=总有用W W ×100% 或η=总有用P P ×100%η<1例1：图中，每个滑轮重1N ，重物重12N ，当重物匀速上升时，力F 应为______N ，整个装置的机械效率η=__________。

功的计算及其在机械中的应用分析与实践在我们的日常生活和工业生产中，机械的使用无处不在。

从简单的杠杆、滑轮，到复杂的汽车发动机、机床设备，机械的运作都离不开功的概念。

理解功的计算以及其在机械中的应用，对于提高工作效率、优化机械设计以及解决实际问题具有重要意义。

首先，我们来了解一下什么是功。

功是物理学中的一个重要概念，表示力在物体沿力的方向上移动的距离所做的贡献。

用公式表示就是：功（W）等于力（F）乘以在力的方向上移动的距离（s），即 W ＝F×s。

如果力与移动的方向存在夹角θ，那么功就等于F×s×cosθ。

为了更深入地理解功的计算，让我们来看几个简单的例子。

假设一个人用 50 牛的水平力推动一个重 100 牛的箱子在水平地面上移动了 10 米，那么这个人所做的功就是 50×10 ＝ 500 焦耳。

再比如，一个工人用 200 牛的力沿着与地面成 30 度角的方向拉一个物体，物体移动了 5 米，那么所做的功就是200×5×cos30° ≈ 866 焦耳。

在机械中，功的计算有着广泛的应用。

以常见的斜面为例，斜面是一种简单机械，它可以让我们更省力地将物体提升到一定高度。

假设我们要将一个重为 G 的物体沿着一个与水平面夹角为θ的斜面提升高度 h。

在不考虑摩擦力的情况下，沿斜面向上的推力 F ＝G×sinθ，而推力所做的功 W ＝ F×s ＝G×sinθ×s。

同时，重力势能的增加量等于物体重力 G 乘以提升的高度 h。

由于能量守恒，推力所做的功等于重力势能的增加量，即 G×h ＝G×sinθ×s，这也解释了为什么使用斜面可以省力但不省功。

再来看滑轮系统。

滑轮可以分为定滑轮和动滑轮。

定滑轮不省力，但可以改变力的方向；动滑轮可以省力，但不能改变力的方向。

对于一个由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，如果忽略滑轮的重量和摩擦力，用拉力 F 将一个重为 G 的物体提升高度 h，绳子自由端移动的距离 s ＝ 2h，拉力所做的功 W ＝ F×s ＝ F×2h，而物体重力势能的增加量依然是 G×h。

功的计算及其在机械中的应用在我们的日常生活和工业生产中，机械发挥着至关重要的作用。

从简单的杠杆、滑轮，到复杂的汽车发动机、起重机，机械的运行都离不开一个重要的物理概念——功。

理解功的计算以及它在机械中的应用，对于我们更好地认识和利用机械有着重要的意义。

首先，让我们来明确一下功的定义。

功等于作用在物体上的力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。

用公式表示就是：W ＝ F × s ，其中 W 表示功，F 表示作用在物体上的力，s 表示物体在力的方向上移动的距离。

这个公式告诉我们，要计算功，就需要知道力的大小和物体在力的方向上移动的距离。

例如，当你用 100 牛的力水平推动一个箱子前进了 5 米，那么你做的功就是 100×5 ＝ 500 焦耳。

这里需要注意的是，如果力的方向与物体移动的方向不一致，我们就需要计算力在物体移动方向上的分量。

比如，你用 100 牛的力斜向上拉一个物体，物体在水平方向移动了 5 米，而力与水平方向的夹角是 30 度，那么力在水平方向的分量就是100×cos30°，此时做的功就是 100×cos30°×5 焦耳。

在机械中，功的计算有着广泛的应用。

以滑轮组为例，它可以帮助我们更轻松地吊起重物。

假设通过滑轮组用 500 牛的力将一个 2000 牛的重物提升了 10 米，那么我们所做的有用功就是重物被提升的高度与重物重力的乘积，即 2000×10 ＝ 20000 焦耳。

而我们实际施加的力所做的功就是总功，为 500×绳子移动的距离。

通过计算有用功和总功，我们可以得出滑轮组的机械效率，它反映了滑轮组在能量转换过程中的效率高低。

再来看斜面这个简单机械。

把一个物体沿斜面推到一定高度，如果斜面的长度为 L，高度为 h，物体所受的摩擦力为 f ，推力为 F 。

那么有用功就是克服重力做的功，即 mgh （m 为物体质量，g 为重力加速度）；总功就是推力 F 所做的功，即 FL ；额外功就是克服摩擦力做的功，即 fL 。

功的原理的广义应用1. 什么是功的原理？功的原理是一个物理学概念，它描述了力在物体上进行的工作或能量转移的过程。

根据力的大小和物体位移的方向，我们可以计算出功的大小。

功的单位是焦耳（J）。

2. 功的原理的广义应用功的原理在各个领域都有广义的应用，下面我们将介绍一些主要领域中功的原理的应用。

2.1 机械领域•功率计算：功率是功对时间的一种度量，它表示单位时间内完成的功。

在机械领域中，我们经常通过计算功率来评估机械系统的效率。

•机械工作：功的原理可以应用于机械工作中，例如推动一个物体移动或提升一个物体等。

2.2 热力学领域•热力学循环：在热力学中，我们经常使用功的原理来分析和计算热力学循环中的功。

例如，针对内燃机、蒸汽轮机等的热力学循环中完成的功可以通过计算循环的压力-体积图中的面积来得到。

•能量传递：功的原理描述了能量在热力学系统中的转移过程。

通过计算功的大小，可以确定能量的变化。

2.3 电子学领域•电力传输：功的原理应用于电力传输中，例如，通过计算功可以确定电能在电路中的传输效率，确定电力损耗情况。

•电机工作：电机的工作原理中也涉及功的转化。

例如，通过给电机提供电能，电机可以将电能转化为机械能，推动机械装置的运动。

2.4 光学领域•平面镜成像：在光学领域中，平面镜成像可以用功的原理来解释。

当光线通过平面镜反射时，它们在镜面上完成了一定的位移，功的原理可以帮助我们计算出这个位移。

•透镜成像：透镜成像也可以通过功的原理来解释。

光线通过透镜时，它们的传播方向发生了变化，功的原理可以帮助我们计算出透镜对光线的折射。

3. 总结功的原理是一个广义的概念，它在机械、热力学、电子学和光学等领域中都有重要的应用。

通过理解和应用功的原理，我们可以更好地理解和分析各个领域中发生的现象，从而提高我们对自然规律的认识和技术应用的效率。

功的计算及其在机械中的应用分析在我们的日常生活和工业生产中，机械的运用无处不在。

从简单的杠杆、滑轮，到复杂的汽车发动机、飞机引擎，机械的运作都离不开功的概念。

理解功的计算以及它在机械中的应用，对于提高机械效率、节约能源以及推动技术进步都具有重要意义。

首先，我们来明确一下功的定义。

功等于作用在物体上的力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。

用公式表示就是：W ＝F × s × cosθ，其中 W 表示功，F 是作用力，s 是物体在力的方向上移动的距离，θ 是力与位移方向之间的夹角。

如果力和位移方向相同，cosθ 就等于 1，公式简化为 W ＝ F × s 。

为了更好地理解功的计算，让我们来看几个简单的例子。

比如，一个人用 100 牛的力水平推动一个箱子前进了 5 米，那么他做的功就是100×5 ＝ 500 焦耳。

再比如，一个工人用 200 牛的力沿斜面向上推一个重 300 牛的物体，斜面长 10 米，高 5 米。

此时，工人做的功是 200×10 ＝ 2000 焦耳，而重力做的功是－300×5 ＝－1500 焦耳。

这里的负号表示重力做负功，也就是物体克服重力做功。

了解了功的计算，接下来我们探讨功在机械中的应用。

在机械系统中，功的原理是一个非常重要的概念。

功的原理指出，使用任何机械时，人们所做的功都等于不用机械而直接用手所做的功。

也就是说，任何机械都不能省功。

例如，使用滑轮组吊起一个重物，虽然我们可以通过使用多个滑轮来改变力的方向和大小，从而更轻松地吊起重物，但我们所做的功与直接用手吊起重物所做的功是相等的。

机械效率是衡量机械性能的一个重要指标。

机械效率等于有用功与总功的比值。

有用功是指我们为了达到目的而必须做的功，比如用滑轮组吊起重物时，克服重物重力所做的功就是有用功。

总功则是我们在使用机械时实际做的功。

由于机械在运行过程中会存在各种摩擦和阻力，所以总功总是大于有用功，机械效率总是小于 1 。

【功的原理及其应用、机械效率、改变世界的机械】1．（利用功的原理计算）⑴一个人用50牛顿的力往下按杠杆，把一个物体举高了0.5米，如果手下降的高度是2米，这时人做的功是__________，被举高的物体重是__________。

⑵用动滑轮提起50牛顿的重物，人拉绳做的功是100焦耳，那么动滑轮把物体提起的高度是__________。

⑶一个工人用动滑轮提升物体，他作用在绳上的拉力是250牛，如果把物体升高12米，这个工人要做的功是__________。

⑷一个工人用轮轴把-个物体提高2米时做了500焦耳的功，这个物体重是___。

2．如图，为一辘轳，辘轳摇把到轴线的距离是50cm，轴半径是10cm，若把240N的水桶从井中匀速提起)，应在摇把上加多大的力?如果井深6m，那么手摇摇把移动了多少距离才能把水从井底拉至地面?3．如图所示，利用动滑轮把重物沿斜面匀速拉上去，已知斜面长为L，高为h，重物的质量为M，摩擦均可忽略不计，那么把重物从斜面底端拉到斜面顶端的过程中，下列哪个等式成立( )A．FL = 4Mgh B．1/2FL = Mgh C．FL = Mgh D．2FL = Mgh4．盘山公路总是筑得盘旋曲折，因为( )A．盘山公路盘旋曲折会延长爬坡的距离，根据斜面的原理，斜面越长越省功B．盘山公路盘旋曲折显得雄伟壮观 C．盘山公路盘旋曲折会延长爬坡长度，斜面的原理告诉我们，高度一定，斜面越长越省力 D．盘山公路盘旋曲折是为了减小坡度，增加车辆的稳度5．利用斜面把重物提升到某一高度，第一次用长为4米的光滑木板做斜面，第二次用长为2米的光滑木板做斜面，则第一次移动重物所用的力是第二次移动同一重物所用力的____倍，两次所做的功之比是____。

6．要把重100牛的物体提升0.4米，使用杠杆时所做的功是____焦，使用滑轮组时所做的功是____焦（两种机械的自重和摩擦忽略不计）。

7．通过斜面把物体移到高处，总比直接把这个物体抬上去要____些，所以说斜面也是一种机械。

功的原理 机械效率（基础）撰稿：小志【学习目标】1、知道功的原理，知道使用任何机械都不省功；2、知道什么是有用功、额外功和总功；3、理解机械效率及其影响因素；4、理解机械效率的计算及公式。

【要点梳理】要点一、功的原理使用任何机械都不省功。

要点诠释：1、 功的原理对任何机械都适用。

2、 使用机械可以省力，或省距离，或改变动力的方向，使用方便等好处。

要点二、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、有用功：在用动滑轮提升重物时，动滑轮对物体所做的功是有用的，是必须做的，这部分功叫做有用功；如提沙子上楼时对沙子做的功就是有用功。

2、额外功：提升重物时，不可避免地要对动滑轮本身做功和克服摩擦做功，这部分功叫做额外功；如提沙子上楼时对桶、滑轮等做的功就是额外功。

3、总功：有用功与额外功的总和叫做总功；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 有+W 额外=W 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。

要点三、机械效率我们用有用功跟总功的比值来描述机械的这种特性，称之为机械效率，它等于有用功W 有与总功W 总之比，符号为η。

要点诠释：1、公式为总有W W =η，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。

要点四、机械效率的几个推导公式求简单机械的机械效率是初中物理教学的重点内容，也是近年来中考的热点问题。

由于计算中涉及到总功、有用功、额外功等抽象概念，特别是滑轮组的机械效率题目中，同一滑轮组在不同负载情况下机械效率不同，有用功在具体情况中的形式不同，隐含条件的渗入，以及特殊形式的滑轮组等等，在学习的过程中常感觉困惑，易造成错解。