12.3机械效率

教育部审定 2012 八年级物理 义务教育教科书

克拉玛依准东中学

第十二章 简单机械

§12.3 机械效率

一、机械效率

1、有用功：使用机械时，为了达到目的而必须做的功，叫做有用功。用W有用表示

（有用功相当于不使用机械时，人直接对物体所做的功。）

当提升重物时，W有用＝Gh＝W总－W额＝W总η

2、额外功：在工作时，人们不需要的但不得不做的功，叫做额外功。

（使用机械时，由于克服摩擦以及机械自重所做的功就是额外功。）

W额＝W总－W有用

在忽略绳重、摩擦的前提下，滑轮组的额外功W额＝G动滑轮h

斜面的额外功W额＝fs，f为摩擦力

3、总功：有用功加额外功是总共做的功。

W总＝W有用＋W额外＝Fs＝ηW有用

斜面的总功W总＝fs＋Gh＝Fs

4、机械效率：有用功跟总功的比值叫机械效率。它表示做功的有效程度。

公式：总有用WW

有用功总小于总功，机械效率总小于1。

机械效率通常用百分数表示。

提高机械效率的方法：① 减小机械自重；

② 减小机件间的摩擦，保持零件间的润滑。

提高滑轮组机械效率，还有一种方法是在绳能承受的范围内增加物重。

二、影响滑轮组机械效率大小的因素

1、滑轮组的机械效率

（忽略绳重、摩擦）（万能公式）动动动额有用有用总有用总有用GGGGGhGGhGhWWWWWFnGFnhGhFsGhWW11

2、滑轮组机械效率的高低与动滑轮重、摩擦力的大小、物重等因素有关。绕线方法不影响滑轮组的机械效率。

3、使用相同的滑轮组提升重物时，物体越重，滑轮组的机械效率越高。

原因：使用相同的滑轮组提升重物时，额外功不变，而物体变重，有用功变大，有用功占总功的比值变大，机械效率提高。

4、使用滑轮组时，轮与轴之间的摩擦力越小，机械效率越高。

当被提升的物体重力相同时，动滑轮越轻，滑轮组的机械效率越高。

教育部审定 2012 八年级物理 义务教育教科书

克拉玛依准东中学

12.3机械效率（知识解读）（解析版）

•知识点1有用功和额外功

•知识点2机械效率的概念

•知识点3机械效率的计算和大小比较

•知识点4机械效率的应用及改变方法

•知识点5有关机械效率的探究实验

•作业巩固训练

1、有用功：利用机械做功的时候，对人们有用的功就叫做有用功。

2、额外功：并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功。

3、总功：有用功与额外功的和叫总功。

4、总功的计算：W总=Fs；W总=W有用+W额外。

5、有用功的计算方法：W有用=Gh；W有用=W总-W额外。

6、额外功的计算方法：W额外=G′h，W额外=f摩s；W额外=W总-W有用。

【典例1-1】（2023春•肃宁县校级期末）小红用铁桶从井中打水；小军把不小心掉进井中的

铁桶打捞上来。在这两个情形中水桶中都有水。那么下列分析中正确的是（）A．两个情形中，两人对水做的功都是有用功

B．两个情形中，两人对水做的功都是总功

C．两个情形中，两人对水做的功都是额外功

D．小红对水做的功是有用功，小军对水做的功是额外功

【答案】D有用功和额外功知识点1【解答】解：（1）当用桶从井中打水时，我们的目的就是为了把水提上来，所以对水做

的功为有用功；但水是盛在水桶里面的，又不得不对水桶做功，所以对水桶做的功为额

外功；

（2）若桶掉到井里而将桶打捞上来时，我们的目的就是为了把水桶提上来，所以对水桶

做的功为有用功；但水桶里面有一些水，又不得不对水做功，所以对水做的功为额外功；

可见，ABC错、D正确。

故选：D。

【典例1-2】（2023秋•电白区期末）著名作家冯骥才在《挑山工》中描述了挑山工用扁担将

货物运送上山的情景，如图所示。在这个过程中，挑山工做的有用功是对货物做的

功，挑山工做的总功是对人、扁担、货物做的功。挑扁担时，左右两边都放上货物，

这是利用了杠杆平衡的原理。

【答案】货物；人、扁担、货物；杠杆平衡。

【解答】解：挑山工用扁担将货物运送上山时。在这个过程中，挑山工做的有用功是对

货物做的功，挑山工做的总功是对人、扁担和货物做的功。挑扁担时，左右两边都放上

12.3 机械效率（解析版）

考点1 有用功和额外功

（1）有用功：利用机械做功的时候，对人们有用的功就叫做有用功。

（2）额外功：并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功。

（3）总功：有用功与额外功的和叫总功。

（4）总功的计算：W总=Fs；W总=W有用+W额外（5）有用功的计算方法：W有用=Gh；W有用=W总-W额外（6）额外功的计算方法：W额外=G′h，W额外=f摩s；W额外=W总-W有用【典例1】（2019•信阳模拟）甲同学用水桶从井里提水，乙同学用绳把掉在井中的桶捞上

来，水桶里带了一些水，关于两同学做有用功、额外功的说法正确的是（ ）

A．甲提水桶做的功都是有用功

B．乙提水桶做的功都是有用功

C．甲提水桶对桶做的功是额外功

D．乙提水桶对桶做的功是额外功典例分析＋变式训练 考点直击【答案】C。

【分析】从两个同学做功的目的出发，分析哪个功才是需要的有用功。

【解答】解：甲同学的目的是提水，所以对水做的功是有用功。但是对桶又不得不做功，

则对桶做的是额外功。

乙同学的目的是提桶，所以对桶做的功是有用功。但是对水又不得不做功，则对水做的

是额外功。

故选：C。

【典例2】（春•广饶县期末）当你用桶从井中提水的时候，你对桶所做的功　额外功　；

如果桶掉进井里，从井里捞桶的时候，桶里带着一些水，这时你对桶做的功是　有用功　。

（填“总功”、“有用功”或“额外功”）。

【答案】额外功；有用功。

【分析】使用机械时，人们为完成某项任务必须做的功叫有用功；对完成任务没有用，

但不得不做的功叫额外功。

【解答】解：用水桶从井中提水的时候，目的是提水，所以对水做的是有用功，同时还

要将水桶提起来，所以对桶做的是额外功；

从井中提水桶的过程中，目的是捞桶，所以对桶做的是有用功，同时，还要将桶中的部

分水提起来，所以对水做的是额外功。

故答案为：额外功；有用功。

【变式训练1】（2019秋•南丹县期中）分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举升相同高

度，做的有用功（ ）

1 §12.3机械效率

一、功的原理

1、内容：使用机械时人们所做的功（总功W总=FS），不会少于不用机械而直接用手所做的功(有用功W有=Gh）， 也就是说，使用任何机械都不省功

因为克服机械重和摩擦而不得不做的功，即额外功

2、公式表达：不计机械重和摩擦 W总=W有 考虑机械重和摩擦 W总> W有

二、机械效率

1．有用功（W有）：（可以理解不用机械直接用手所做的功）

公式： W有用＝Gh(竖直克服物体重） W有=fS (水平拉动克服摩擦力）

W总－W额=ηW总

2．额外功（W额） 克服 重和 不得不做的功

公式：W额=W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）

斜面：W额=fL

3．总功（W总）：定义：有用功加额外功或动力所做的功

可以理解是使用机械时人的动力所做的功

公式：W总=W有用＋W额=FS= W有用／η

斜面：W总= fL+Gh=FL

4．机械效率：①定义：有用功跟总功的比值。

②公式： 斜 面：

定滑轮： 动滑轮：

滑轮组：

③有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%，额外功占总功的40%。 注意：一般情况下可以直接求出总功（人使用机械时动力做的功）

W总=FS , 和有用功 (不用机械直接做功）W有=Gh 或 W有=fS

说明：①功的原理对于任何机械都适用。

②使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。

③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。