前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的滑轮组的机械效率主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。
例1.（2010・哈尔滨）建筑工地上，工人们需要将一堆建材运到10m高处.姜荣同学设计安装了如图所示的装置.装置中每个滑轮重l00N.工人利用该装置每次提升一块重900N的建材，该工人拉绳子的速度是0.8m/s，在施工过程中：
（1）该工人提升建材时的有用功率是多少？
（2）该装置的机械效率是多少？（不计绳重和摩擦）
（3）孙萍同学想用电动机做动力替代人工作，将该装置改造成简易的起重机（吊起物体的速度限定在0.4m/s）.她到仓库找到了两台电动机，铭牌上的部分数据如上表所示，她要选用其中的一台.请你帮助选择，就你所选的电动机，说明如何使用该装置才能做到合理配置.
考点：功率的计算；速度的计算；功的计算；滑轮（组）机械效率的计算.
分析：（1）知道一块建材重和提升的高度，利用功的公式求有用功；再利用速度公式求做功时间，利用功率的公式求工人提升建材时的有用功率.
（2）知道拉力大小，求出拉力移动的距离，求出总功，再利用机械效率的公式求该装置的机械效率；
（3）知道工人提升一块建材时的有用功率，根据表格中提供的信息，判断使用不同功率的电动机一次提升多少块建材最合适.
解答：（1）提升建材时所做的有用功：
9000J/10000J×100%=90%.
（3）一次提升1块建材有用功功率为360W，一次提升8块建材，做功功率为2.88kW，选择3kW的电动机，效率最高；一次提升2块建材，做功功率为0.72kW，选择0.8kW的电动机，效率最高.
答案：（1）该工人提升建材时的有用功率是360W；
（2）该装置的机械效率是90%；
（3）选择3kW的电动机，一次提升8块建材，效率最高；选择0.8kW的电动机，一次提升2块建材，效率最高.
点评：本题考查了速度的计算、功的计算、功率的计算、机械效率的计算，涉及到寻找合理的配置方法，知识点多，属于难题.
例2.（2011・哈尔滨）如图所示，小聪用桶、小明用口袋，各装重120N的砂子从一楼运上三楼.小聪做的有用功为___J，小聪与小明所用机械的效率之比为_________.（不计绳重及摩擦）
考点：功的计算；有用功和额外功；滑轮（组）的机械效率.
分析：（1）根据图示求出提升沙子的高度h，知道沙子重，利用W=Gh求小聪和小明做的有用功；
（2）不计绳重及摩擦，提升桶和动滑轮做的功为额外功，利用W=（G轮+G桶）h、W=（G轮+G袋）h计算小聪和小明做的额外功；而总功等于有用功加上额外功，求出总功，利用效率公式求滑轮组的机械效率，再求比值.
解答：（1）如图，提升高度h=2×3m=6m，小聪和小明做的有用功：W有用=G沙h=120N×6m=720J；
（2）不计绳重及摩擦，小聪做的额外功：W额1=（G桶+G轮）h=（20N+10N）×6m=180J；小明做的额外功：W额2=（G轮+G袋）h=（5N+10N）×6m=90J；小聪做的总功：W总1=W额1+W有用=180J+720J=900J，小明做的总功：W总2=W额2+W有用=90J+720J=810J，小聪和小明的机械效率之比为：
点评：本题考查了学生对有用功、额外功、总功、机械效率的了解与掌握，本题关键：一是能从图中得出相关信息，特别是到三楼上升的高度是两层楼高；二是不计绳重及摩擦，额外功的求法W=（G轮+G桶）h或W=（G轮+G袋）h.
例3.（2012・哈尔滨）同学们共同研究滑轮的特点：
（1）他们研究定滑轮特点时，做的实验如甲图所示，据此可证明：使用定滑轮________________.
（2）他们研究动滑轮特点时，用动滑轮匀速竖直提升重物，如乙图所示.据此可知，使用动滑轮__________________________________.
（3）他们组装了滑轮组，发现使用滑轮组提升重物时能省力，于是他们想：利用滑轮组提升重物能否省功呢？为此，他们进行的实验如丙图所示.请根据丙图信息.写出分析数据的具体过程，并回答他们的问题.
考点：定滑轮及其工作特点；动滑轮及其工作特点；滑轮组及其工作特点.
分析：（1）观察甲图三次弹簧测力计示数与物重，可得出拉力与物重相等，但改变了用力的方向，给做功带来了方便；
（2）观察乙图弹簧测力计示数与物重，可得出拉力小于物重，即使用动滑轮时省力；
（3）已知物重G、拉力F、物体升高的距离h，绳子移动的距离S，绳子段数n，根据有用功公式和总功公式可求出所做的功进行比较.
解答：（1）从甲图中可看出，三种拉力情况，每次拉力的方向都不相同.在实验过程中不断改变拉力的方向，观察测力计的示数都为1N，等于物重，可得出结论：定滑轮可以改变力的方向，但不省力.
（2）在图乙中，拉力F=0.6N
（3）提升物体所做的有用功W有用=Gh=2N×0.1m=0.2J，使用滑轮组时所用拉力F=0.8N，弹簧测力计移动距离S=30cm=0.3m，所做的总功W总=FS= 0.8N×0.3m=0.24J.经比较W有用
故答案为：（1）能改变动力方向，但不能省力；（2）能省力，但不能改变力的方向；
（3）提升物体所做的有用功W有用=Gh=2N×0.1m=0.2J，使用滑轮组时所用拉力F=0.8N，弹簧测力计移动距离S=30cm=0.3m，所做的总功W总=FS= 0.8N×0.3m=0.24J.经比较W有用
通过测定滑轮组机械效率的实验探究,小明发现不同滑轮组的机械效率不同,同一滑轮组在不同情况下的机械效率也不尽相同,那到底是哪些因素影响了滑轮组的机械效率呢?
二、提出猜想
通过观察发现,建筑工地上使用的大型吊车的吊钩很大,简易吊车的吊钩做得较小,而实验室中使用的滑轮却是尼龙的,很轻,并且同样是尼龙的滑轮绕3股绳子和绕5股绳子的机械效率也不同,于是小明提出了以下几种猜想:
猜想1:绳子的股数影响滑轮组的机械效率。
猜想2:滑轮在自重影响滑轮组的机械效率。
猜想3:所挂重物的多少不会影响某一个滑轮组的机械效率。
三、设计方案,进行实验
小明向实验室张老师借来了钩码一盒子、细线、5个塑料骨架的尼龙滑轮、1个钢铁骨架的尼龙滑轮(自重比塑料骨架重)、可以准确测量各个方向作用力的指针式测力计(如图1所示)、铁架台和刻度尺等。
1.小明设计了如图2所示的两个滑轮组,两个滑轮组的滑轮完全相同,提升的钩码也相同,这是为了验证猜想_________。设计时,使用相同的滑轮、相同的钩码的原因是什么?
2.通过实验小明得出了表1数据,请你把空白处填写完整。
3.为了探究其他猜想,他设计了图3所示的两个滑轮组,其中乙图中的动滑轮为铁制骨架,通过实验得出了表2中的数据,请你把空白处填写完整。
四、总结结论
4.通过表1第1次或第2次实验的数据,发现相同的滑轮绕不同的绳子股数,提升同一物体时,机械效率__________。比较观察1、2两次实验的数据,还可以得出滑轮组的机械效率与___________无关。
5.比较第3次或者第4次实验的数据,滑轮组的机械效率与_________有关。对比第3次丙和第4次丙的机械效率得出,同一滑轮组的机械效率还与___________有关。
五、交流与评估
6.通过实验发现猜想____________是正确的,猜想_______是错误的。课本上绕3股绳子和绕5股绳子的机械效率不同的根本原因是__________影响了机械效率。
解析:甲乙两图中的不同是绳子的绕法,其他因素相同,说明仅仅研究机械效率与绳子绕法的关系,这里采用了控制变量法。根据数据发现效率相同,说明与绕法无关。表1中提升的高度不同,机械效率相同,说明与高度无关。
采用相同方法计算表2中的机械效率分别为88.9%、66.7%、93.3%、77.8%;这四个机械效率不同,说明机械效率与滑轮自重和所挂物体的重力有关。
答案:
1.猜想1,控制其他可能影响的量
2.0.3 0.2 0.6 0.4 88.9% 88.9% 88.9% 88.9%
3.88.9% 66.7% 93.3% 77.8%
4.相同 提升高度
5.动滑轮自重 所提重物的重力
6.1和2 3 动滑轮的自重
【关键词】初中物理；机械效率；常用方法；影响因素
课标中要求：理解机械效率，了解提高机械效率的途径和意义。初中阶段我们主要学习有关滑轮组的机械效率，初学时，往往对其概念陌生难懂，思维不通、前后矛盾，还常与功率相混淆。
一、基本概念和计算公式
1.机械效率的基本概念
机械效率（mechanical efficiency）是反映机械性能优劣的重要标志之一。物理学中，有用功跟总功的比值叫机械效率，用机械效率来表示机械对总功的利用率，有用功占总功的比值越大（或者说所做的有用功与总功越接近），机械对总功的利用率就越高，机械的性能就越好。由于任何机械本身都受到重力的作用，相对运动的零部件间又存在摩擦，所以使用任何机械除了做有用功外，都不可避免地要做额外功（即W额外>0），使得总功总大于有用功（W总>W有用），机械的效率总小于1。机械效率是一个比值，通常用百分数表示，且它没有单位。
机械效率是建立在有用功和总功的基础上的。有用功是我们需要的，有价值的功，一般情况下，计算公式为W有用=G・h；若在水平方向移动物体时，则计算公式为W有用=f・S（即克服被移动物体受到的摩擦力所做的功）。额外功是并非我们需要的，但又不得不做的功，额外功具体就是指机械运作过程中，克服机械自身的重力、摩擦力等所做的功，对滑轮组来说，额外功是指滑轮组克服滑轮与其转轴之间的摩擦力做功、提升重物过程中克服动滑轮以及其它辅助用品（如绳子、装物品的容器等）的重力做功等。总功是有用功和额外功的总和，人们利用机械做功时，作用在机械上的动力对机械做的功就是总功，即W总=Fs。在解决实际的问题中，如何判断有用功、额外功和总功是关键，进而解决有关机械效率的问题。
2.使用滑轮组提升重物时，计算机械效率的公式通常有三种
第一种：在理想化的情况下，即不计绳子的重力、动滑轮的重力和滑轮与其转轴之间的摩擦力，机械效率为100%，即η=1；
第二种：在较理想情况下，即不计绳子的重力和滑轮与其转轴之间的摩擦力，但考虑动滑轮的重力，此时，机械效率小于100%，计算公式为：
第三种：在实际真实情况下，既考虑绳子的重力和滑轮与其转轴之间的摩擦力，又考虑动滑轮的重力，此时，机械效率也小于100%，计算公式为：
二、影响因素和提高方法
由机械效率的概念和计算公式可知，机械效率由有用功和总功两个因素共同决定，比较机械效率高低时不能只考虑其中一个因素，不能理解成“有用功多，机械效率就高”；或“总功多，机械效率就高（或低）”。应理解为：当总功一定时，机械所做的有用功越多或额外功越少，机械效率就越高；当有用功一定时，机械所做的总功越少或额外功越少，机械效率就越高；当额外功一定时，机械所做的总功越多或有用功越多，有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高。此外，还值得我们注意的是：一、机械效率与功率无关。虽然它们都是反映机械性能的物理量，但两者是完全不同的概念。功率是表示物体做功快慢的物理量，它是由做功的多少和所需时间的长短两个因素决定的。它们分别表示机械的不同性能，没有必然的联系；二、机械效率与机械是否省力无关。机械是否省力，是指动力和阻力相比较而言，当动力比阻力小就省力，它与机械效率之间也没有必然的联系。
对滑轮组来说，影响因素主要有四个：物体的重力（G物）、动滑轮的重力（G动，包括动滑轮的个数）、绳重和摩擦，其中物体的重力直接影响有用功，其余的直接影响额外功。若不计绳重和摩擦，则滑轮组机械效率的主要影响因素是物体的重力（G物）和动滑轮的重力（G动，包括动滑轮的个数），当动滑轮重一定时，被拉物体越重，机械效率越大；当被拉物重一定时，所用动滑轮越重（或动滑轮的个数越多），机械效率越小。所以，在分析机械效率的高低时，不能只看一个因素。
此外，滑轮组的机械效率与物体上升高度（h）和拉力移动的距离（s）无关（因为s=nh，最终s和h会被削掉）、与重物提升的速度和拉力移动的速度无关、与细绳的绕线方法无关。
由此可见，提高机械效率的常用方法是：增大有用功或减少额外功。对滑轮组来说，提高机械效率的方法有：增加物重、减少动滑轮的重力（如使用轻质滑轮、减少动滑轮的个数等）、减小机械自身零部件的摩擦（如给滑轮添加油等）、以及减小其它辅助用品的重力（如用质量小的绳子、容器等），在不计绳重和摩擦时，可增加物重、减少动滑轮的重力。
总之，为提高机械效率，我们在使用机械时，总希望有用功在总功中所占比例越大越好，或者说额外功在总功中所占的比例越小越好。因此还要注意在实际应用时选择好适合的机械，千万不要出现“用直升机吊木料到二楼家中”的现象。
三、典例分析和链接中考
例：用一个滑轮组提升重物，下列措施中能提高机械效率的是（ ）
A.改变绕线方法 B.增加提升的物重
C.增大重物的提升高度 D.增加重物的提升速度
分析：对滑轮组来说，若要提高机械效率，就要增加有用功，也就是要增加提升的物重，或减少额外功，也就是减少绳重、机械自重等额外的功。而与绕线方法、提升重物的高度和速度都无关，故选B。
一、给学生理清拉力F与物重G物、绳自由段移动距离s与物体上升距离h之间的关系
学生对这两种关系的理解直接影响学生对“三功”的准确计算。
1.F与物重G物的关系：F=（G物+G动）/n；条件：竖直方向上不计绳重和摩擦
很多学生只记公式而忽视此关系式成立的条件，如果不符合以上条件可能就有两种情况：
a.竖直方向上考虑了绳重和摩擦，则F>（G物+G动）/n；
b.如果是水平方向上拉动，拉力与重力就没直接关系了。
2.绳自由段移动距离s与物体上升距离h之间的关系：s=nh，此等式成立是没有条件的，即无论有无摩擦都成立。
由此延伸出的公式：v绳=nv物，此等式成立是没有条件的，即无论有无摩擦都成立。
二、“三功”概念的教学要准确到位，能掌握基本的求功方法
1.有用功（W有）
从做功角度看，如果某力所做的，功达到我们使用机械的目的，则此功就为有用功；从能量角度看，是系统对外界输出有价值的能量。
几种常见的情形：
a.竖直方向上提升重物：W有=Gh
b.水平方向上拉动物体：W有=fh
c.W有=W总-W额
d.W有=W总・η
很多学生在遇到水平方向上拉动物体时也死记公式W有=Gh，所以有用功不一定就是Gh。
2.额外功（W额）
从做功角度看，如果某力所做的功完全达不到我们使用机械的目的，而此功又不得不做，则此功就为额外功；额外功和有用功同时产生的；从能量角度看，是系统对外界输出无价值的能量。
额外功产生的原因：
a.竖直方向上提升重物：克服动滑轮自重、绳重、绳与滑轮之间的摩擦所做的功。
b.水平方向上拉动物体：克服绳与滑轮之间的摩擦。
几种常见的情形：
a.W额=G动（不计绳重和摩擦）；
b.W额=W总-W有（有时候摩擦力未知的情况，多采用此方法）；
c.W有=W总・（1-η）
3.总功（W额）
总功就是有用功与额外功之和。
几种常见的方法：
a.W总=W有+W额；
b.W总=Fs。
三、明晰影响滑轮组机械效率的因素
1.在竖直方向上提升重物
η=W有/W总=Gh/FS=Gh/Fnh=Gh/nF
a.如果存在摩擦力，则减小摩擦、减小动滑轮自重都可以提高机械效率；
b.若不计摩擦，则公式可以变为η=W有/W总=Gh/Fs=Gh/（Gh+G动h）=G/（G+G动），则可以增加物重或减小动滑轮自重可以提高机械效率。
2.在水平方向上拉动物体
在水平方向上拉动物体时，有用功是克服物体与地面之间的摩擦力所做的功；额外功是克服绳与滑轮之间摩擦所做的功，与动滑轮自重、物重没多大关系，所以减小绳与滑轮之间摩擦可以提高滑轮组的机械效率。
计算公式：η=W有/W总=fh/Fs=fh/Fnh=f/nF
综上所述，提高滑轮组的机械效率的方法有：
（1）减小额外功可以提高机械效率。减小额外功可以减小动滑轮自重、减轻绳重、减小绳与滑轮之间的摩擦。
（2）在额外功不变的情况下，增大有用功。增大有用功可以增加物重、增大物块与地面之间摩擦所做的功。
三、实验的一个注意点，教师需理解清楚
在“测定滑轮组机械效率”的实验中，只要同一物体被提升的高度h相同，那么有用功就都为Gh，匀速拉动弹簧测力计和加速拉动弹簧测力计的区别在于弹簧测力计做的总功不同，那么匀速拉动和加速拉动的机械效率就不同，为什么非要测定在匀速拉动弹簧测力计下滑轮组的机械效率呢？这个一直困扰着学生也困扰着老师。
1.问题的分析
我们先从人们设定机械效率这个概念的目的谈起，机械效率是描述机械使用性能的一个物理量，即使用时有用（达到目的需要）的功占使用机械总共做功的百分比。在有用功一定的情况下，机械的机械效率越大，机械使用时需做的额外功越少。任何人在使用机械时都希望使用机械效率大的机械，这也是人们选购机械的一个重要参考量。所以我们肯定要测出这个机械的最大的机械效率。在测定时，若做加速运动，根据公式W总=Fs，拉力需做总功必然变大，而在提升相同高度的情况下，有用功不变，机械效率会变小，所以说匀速拉动测得的机械效率最大。我想，另外一个重要原因就是从操作层面上来说的，当匀速拉动时比加速拉动时弹簧测力计的示数会更加稳定，易于读数。
2.实验的建议
在“测定滑轮组机械效率”时对于弹簧测力计使用应遵循“匀速、竖直、缓慢”的原则。
综上所述，我们在教学中应该更重视概念的生成，关注公式的适用条件，注重实验的教学，让学生在实验中提升动手能力，在思考中提升分析的能力，无论以后遇到什么样题型能以不变应万变。希望笔者的这一点点见解可以对同行的教学有一点帮助。
参考文献：
关键词： 初中物理教学 中考探究题 简单机械 机械效率
在初中物理教学中，简单机械是力学的一个重点知识，除了研究它是否省力以外，还可研究不同的力所做的功，即简单机械的机械效率。无论什么版本的物理教材都把测简单机械的机械效率作为学生必做的实验，有关简单机械机械效率的探究题也经常出现在各地中考的物理试卷中，由于此类题目综合性较强，学生如果知识掌握不清，往往易造成丢分，现选精彩的三道题目，供大家欣赏评价，希望对同学们解决此类问题有所帮助。
1.探究斜面的机械效率
例1：下图是某小组同学测量斜面机械效率的实验装置。实验时，用木块将带有刻度的平木板垫起，构成一个斜面。
（1）用弹簧测力计拉着小车从底端位置A沿斜面匀速运动到位置B。弹簧测力计的示数为1.1N，此时斜面的机械效率为？摇 ？摇。
（2）若将木块向右移，使木块左端与长木板90cm处对齐，重复（1）中的实验，弹簧测力计的示数为0.8N，此时斜面的机械效率为？摇 ？摇。比较（1）、（2）可知，斜面的机械效率与斜面的？摇 ？摇有关。
（3）若将小车四轮朝上倒置，重复（2）中的实验，则弹簧测力计示数变？摇 ？摇，机械效率变？摇 ？摇。比较（2）、（3）可知，斜面的机械效率与接触面的？摇 ？摇有关。
分析：考查知识：物体在斜面上匀速运动时受4个力，如下图，期中克服重力做的功是有用功W■=Gh；拉力做的功是总功W■=FS；克服摩擦力做的功是额外功W■=fs；支持力N不做功。由W■=W■+W■有FS=Gh+fs；把重力分解，再利用数学公式，可推导出斜面效率：
η=■=■=■=■
可见：斜面的机械效率只和斜面的粗糙程度μ、倾斜程度α有关；斜面越粗糙，需克服摩擦力做的额外功越多，机械效率越小；斜面越陡峭，ctanα越小，机械效率越大。和物重G、物体在斜面上运动的距离s无关。
既然斜面的效率和物体在斜面上运动的距离无关，那么在第一问中物体从A运动到B和运动60cm的效率相同，可见无必要对AB的长度读数。
解：（1）可认为s=60cm；h=30cm；G=2N；F=1.1N
η=■=■=90.9%
（2）同理，s=90cm；h=30cm；G=2N；F=0.8N；可解得η=83.3%
第2空填：倾斜程度。
（3）大；小；粗糙程度。
2.探究滑轮组的机械效率
例2：下表是小明测滑轮组机械效率时收集的有关数据。
（1）请在图中画出实验中滑轮组的绕绳方法。
（2）第3次实验时滑轮组的机械效率为？摇 ？摇。
（3）用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，提升的物重增加时，除克服动滑轮重和绳重所做的额外功外，其他额外功将？摇 ？摇（选填“变大”、“变小”或“不变”）。进一步分析可知，在动滑轮和绳重一定的情况下，该滑轮组的机械效率与？摇 ？摇和？摇 ？摇有关。
（4）第一次实验中，钩码上升0.1m所用的时间为1.5s，则绳端拉力的功率为？摇 ？摇W。
分析：（1）由s=3h的关系知，3段绳子承担重物，绕绳方法略。
（2）η=■=■=66.7%。
（3）此问必须明确“其他额外功”指的是什么？指克服摩擦力做功。而摩擦力和压力大小、接触面的粗糙程度有关。故此问分别填：变大；物重；摩擦力大小。
（4）拉力F=0.7N，绳端移动s=0.3m，时间t=1.5s，而钩码上升0.1m的条件是迷惑你的，和拉力做功的功率无关。故：
p=■=■=■=0.14w
小结：滑轮组的机械效率和物重、动滑轮重、绳重及轮轴间的摩擦力大小有关。克服物重所做的是有用功，克服动滑轮重、绳重及轮轴间的摩擦力所做的是额外功；和绳子的绕法、物体被提升的高度、提升的速度无关。
3.探究杠杆的机械效率
例3：用如图3所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。
（1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为？摇 ？摇N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为？摇 ？摇%。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：？摇 ？摇。
（2）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到下表所示的两组数据：
根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：？摇 ？摇；
请简要说明两条理由：①？摇 ？摇；②？摇 ？摇。
分析：（1）由图3可知，此时弹簧测力计的示数为F=0.5N，则做的有用功为W■=Gh=1N×0.1m=0.1J，总功为W■=Fs=0.5N×0.3m=0.15J，因此杠杆的机械效率为η■=■=66.7%。在使用杠杆提升物体时，杠杆也被提升，因此克服杠杆的自身的重也要做功，以及在杠杆转动的过程中，也要克服摩擦而做功，这些都属于不需要而在使用杠杆时不得不做的额外功。
（2）根据表格可知，在实验中虽然改变了所挂的钩码的重，但又将钩码分别挂在了A、B两个位置，即没有控制钩码在同一位置进行实验，而且在实验中只做二次实验加以对比，实验的结论具有偶然性，还不能总结出普遍规律。因此是不能得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重效率越高”这一结论。
注意：钩码悬挂点的位置变化了，阻力臂的大小就发生了变化，就相当于换了一个杠杆，当然机械效率会变化。此题若摩擦力做功不计，钩码重不变，仅将位置从A移到B，假设把杆杠提升物体的初末位置相同，即杠杆重心上升高度相同，则W■不变，但由图3可知，钩码上升的高度增加了，即W■增大。机械效率会变高。
可见：机械效率的探究题实际上还是以探究的形式考查相关的物理知识，只有系统地掌握简单机械在工作时影响效率变化的原因，才能让自己在解题中立于不败之地。
参考文献：
例1（2008・长沙）为迎接2008年北京奥运会，我国体育健儿均在紧张地备战。一举重运动员在某次训练中，用3 s的时间将质量为150 kg的杠铃举高1.8 m。问：
（1）杠铃在空中静止时（如图1）对该运动员的压力是多大？
（2）本次举起杠铃的过程中，该运动员对杠铃做了多少焦耳的功？功率为多少？
分析：杠铃对该运动员的压力等于杠铃的重力
F=G=mg=150 kg×10 N／kg=1 500 N
举起杠铃的过程中，运动员对杠铃所做的功
W=Gh=1 500 N×1.8 m=2 700 J
试题原型：运动员对杠铃做功，在历年中考试题中也是常见到的。本题与2007年一道中考试题在试题背景，命题思路上都基本相同，仅是在提问角度上有所变化。
（2007・福建）为迎接2008年北京奥运会，我国体育健儿在紧张地备战。某运动员在一次训练中，用0.7 s的时间将140 kg的杠铃举高1.7 m，请你算一算（g取10 N/kg）：
（1）杠铃所受的重力为多少？
（2）该运动员这一次举起杠铃的过程中至少做了多少功？
（3）该运动员举起杠铃的功率至少是多少？
分析：杠铃重力G=mg=140 kg×10 N／kg=1 400 N
根据力的运动知识，要将静止在地面上的杠铃举起，所用的力肯定大于杠铃的重力，设举起杠铃的最小力为1 400 N，则运动员对杠铃所做的功至少为
W=Gh=1 400 N×1.7 m=2 380 J
运动员举起杠铃的功率至少为
预测1：图2为某举重运动员在0.5 s内由支撑到起立将杠铃举起过程中拍摄的两张照片，杠铃的质量为100 kg，则杠铃重为_______N。已知照片中杠铃的实际直径是40 cm，根据照片可算出该运动员在上述过程中对杠铃做功的平均功率约为_______W。（g取10 N/kg）
例2（2008・福建）如图3所示，一搬运工人往卡车上装货。
（1）若工人将重为800 N的货物从地面直接搬到高为1.5 m的车箱上，此过程中工人对货物做了多少功？
（2）若工人在车上搭一块长为3 m的木板做个斜坡，则他只需用500 N的沿斜坡方向的推力就能将同一货物从坡底沿斜坡推到车箱上，此过程中工人的推力做了多少功？
（3）工人用木板所搭的斜坡在物理学中被称为斜面，斜面其实是一种省力的简单机械。想想看：上述（1）、（2）两步所做的功中，第__________步是总功，第__________步是有用功。
（4）该斜面的机械效率多大？
分析：将货物从地面直接搬到车箱上，工人对货物做的功为有用功；在车上搭一块木板做个斜坡，将货物推到车箱上，这时工人对货物做的功为总功。则
工人对货物做的有用功
工人对货物做的总功
试题原型：使用斜面可以省力但不省功。解决这类问题时，要注意总功是人对斜面上的物体做的功，如果已知在斜面上用的拉力F和物体沿斜面通过的距离l，可以用Fl求得总功。人对斜面上的物体做功类试题几乎是每年中考的必考题。大多只是变换试题背景，或变换命题角度，或改变已知条件，但考查的本质不变。
（2007・江苏）如图4所示，斜面长5 m，高3 m，小明用绳子沿斜面将重为300 N的木块由斜面底端匀速拉到顶端，拉力大小为240 N，绳重不计。求：
（1）小明做的有用功。
（2）斜面的机械效率。
小明做的总功
斜面的机械效率
预测2：某公司在工艺品市场购买了一件大型工艺花瓶，花瓶质量约为250 kg。为了便于搬运，工作人员先用质量约为50 kg的包装箱对花瓶进行包装，然后用两根粗钢管在高1.2 m的车厢与地面之间搭成一个长度约为4.8 m的简易斜面。装车时，工作人员用平行于钢管方向1 000 N的推力把包装好的花瓶匀速推上车，求：
（1）搬运花瓶做的有用功。
（2）搬运花瓶的机械效率。
（3）克服摩擦做的额外功。
例3（2008・江苏）建筑工地用如图5所示的简易滑轮组提升砖块，某工人将500 N重的砖块一次匀速提升到离地面4 m高的砌墙处，所用拉力是200 N，所用时间是20 s。求这次提升砖块过程中：
（1）工人做的有用功。
（2）工人做功的功率。
（3）滑轮组的机械效率。
分析：由于3股绳子承担动滑轮和重物，故重物升高4 m时，绳的自由端移动的距离为
s=3h=3×4 m=12 m。
工人做的有用功
W有=Gh=500 N×4 m=2 000 J
拉力做的总功
W总=Fs=200 N×12 m=2 400 J
工人做功的功率
试题原型：利用滑轮组做功也几乎是每年中考的必考题，这类题也通常是变换试题背景，或变换命题角度，或改变已知条件后又出现在中考中。但以滑轮组为载体考查学生对有用功、总功和机械效率的理解是否透彻的命题立意不变。
（2007・厦门）滑轮组既能省力又能改变力的方向。如图6所示建筑工人用自制的滑轮组把600 N的重物缓慢提升2 m，绳自由端的拉力F=250 N，拉力做的功是______J，该滑轮组的机械效率等于______________。
分析：由于3股绳子承担动滑轮和重物，故重物升高2 m时，绳的自由端移动的距离为
s=3h=3×2 m=6 m
则拉力做的总功
W总=Fs=250 N×6 m=1 500 J
拉力做的有用功
W有=Gh=600 N×2 m=1 200 J
滑轮组的机械效率
预测3：如图6所示，工人师傅用一个滑轮组在40 s内将重600 N的木箱从地面匀速吊上4 m高的阳台，所用的拉力为220 N，不计绳重和摩擦。求：
（1）木箱匀速上升的速度。
（2）工人师傅做的有用功。
（3）动滑轮的重力。
（4）在此基础上再加一个动滑轮，组成一个新的滑轮组，提升相同的重物时，滑轮组的机械效率将如何改变？为什么？
×103 kg的重物竖直匀速提高3 m，拉力F的大小为8 000 N，则拉力F做的功为________________J，该滑轮组的机械效率________________。（取g=10 N/kg）
分析：起重臂下的钢绳是绕在一个动滑轮上，即由3股钢绳承担动滑轮和重物。重物升高3 m时，钢绳的自由端移动的距离为
s=3h=3×3 m=9 m
拉力F做的功
W总=Fs=8 000 N×9 m=7.2×104 J
起重机对货物做的有用功
W有=Gh=mgh=1.2×103 kg×10 N/kg×3 m=3.6×104 J
滑轮组的机械效率
试题原型：起重机做功的实质是利用滑轮组做功。本题与2007年一道中考试题命题的立意、试题背景均相似，仅变换了一个已知条件，仍是利用滑轮组的特点对功和机械效率进行综合考查。
（2007・云南）如图8所示，工人师傅用起重机将质量为0.6 t的货物匀速提升4 m，起重机的功率是2.0×103 W。若机械效率为60％（取g=10 N/kg），求：
（1）起重机所做的有用功。
（2）起重机所做的总功。
（3）起重机匀速提升货物所用的时间。
分析：起重机对货物做的有用功
W有=Gh=mgh=600 kg×10 N/kg×4 m=2.4×104 J
起重机对箱子做的总功
起重机匀速提升货物所用的时间
预测4：中国移动重庆公司的抢险队是第一支到达灾区的移动通信抢险队，队员们用鲜血和生命架起了一条条抗震救灾无形的生命线，为抗震救灾提供了强有力的通信保障。如图9所示，在通讯线路的抢修现场，起重机正将一箱箱设备吊装到3 m高的施工台上。其中，起重臂下的钢绳是绕在一个动滑轮上的。若每箱设备均重4 000 N，施工台距地面的高度为3 m，起重机沿竖直方向匀速提升一箱设备时，动滑轮上每段钢绳的拉力为2 500 N，在忽略钢绳重和摩擦的情况下。求：
（1）起重机提升一箱设备时，对箱子做的有用功是多少？
（2）动滑轮在提升这箱设备时的机械效率多大？
（3）在安全操作的前提下，为了节省时间、加快施工进度，起重机同时将两箱设备以0.1 m/s的速度匀速提升到施工台。这种情况下，动滑轮上钢绳自由端拉力的功率为多大？
例5（2008・四川）某汽车以72 km/h的速度匀速行驶时，汽车牵引力的功率是6×104 W。汽车以该速度匀速行驶了2 000 m，求：
（1）汽车牵引力在这段路程中做的功是多少焦？
（2）汽车牵引力为多少牛？
分析：求汽车牵引力做功一般可用两个公式求解：W=Fs和W=Pt。本题中，牵引力F为待求量，而时间t可由速度汽车行驶的时间
汽车牵引力做功
W=Pt=6×104 W×100 s=6×106 J
试题原型：以公路上行驶的汽车为背景，考查功和功率的试题在历年中考中经常出现，这类题往往与速度公（2006・广东）一质量为300 kg的汽车沿着长为5.4 km的盘山公路匀速行驶。当它从山脚行驶到高为0.5 km的山顶时，耗时15 min。汽车发动机的牵引力为4 000 N。求：
（1）汽车的行驶速度。
（2）汽车发动机的牵引力做的功。
（3）汽车发动机的牵引力的功率。
分析：汽车的行驶速度
发动机的牵引力做的功
W=Fs=4 000 N×5.4×103 m=2.16×107 J
发动机的牵引力的功率
预测5：一辆质量为1 330 kg的汽车在平直的公路上匀速行驶，1 min内前进1 500 m。已知汽车受到的平均阻力是3 000 N，求：
一、从知识的应用谈学生思维完整性的培养
例1 底面积为S=0.4m2的大木箱原放在水平地面上。如图所示，现某人用小车将它从斜面底端匀速推上斜面顶端，整个过程历时10秒。已知木箱重400N，人体重600N，人对车的推力F=75N，斜面长l=4m，斜面高h=0.5m，求：
（1）木箱对水平地面的压强；
（2）木箱沿斜面向上的速度；
（3）对木箱所做的有用功；
（4）这种情况下的机械效率。
本例中的第四小问，学生的错误率极高，从本人任教的某个班级的答题情况来看，几乎没有正确的，学生的回答清一色为：W有=Gh=400N×0.5m=200J，W总=FS=75N×4m=300J，η=■×100%=■×100%≈66.7%，这种解法疏忽了用小车将木箱从斜面底端匀速推上斜面顶端过程中克服人自身重力做的功。其实，这一题并不难，教师只要稍加点拨，学生马上就会恍然大悟，得出正确的答案。究其原因，仍然是受初中生思维发展的片面性的影响，不能全面、辩证地分析问题、解决问题，而是抓住一点而不计其余。所以在教学中，教师要有意识地增加此类题型，举一反三，逐步培养学生的思维的完整性，使他们在应用物理知识解决实际问题时，能全面、客观地分析问题。
二、从实验过程的设计谈学生思维严密性的培养
例2 某学习小组同学在“测量滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了三次实验。实验数据如下表所示：
■
有同学根据上述实验数据分析认为，机械效率的大小可能与重物提升的高度有关，为了验证上述猜想，你认为应如何设计实验？
许多学生的答案如下：用滑轮组把重物提升不同的高度，分别测出机械效率，然后进行比较分析得出结论，或者是用滑轮组把相同重物提升不同的高度，分别测出机械效率，然后进行比较分析得出结论。我们知道这样的语言表达是缺乏严密性的，根据控制变量法，滑轮组的机械效率与所提升的物重、动滑轮的重以及绳重和摩擦力的大小都有关系，要探究机械效率与重物提升的高度的关系，必须控制以上几个量相等，这样才能得出正确的答案。然而由于初中学生思维的特点，思考问题不够严谨，或者是没有想到，或者是只想到一部分，都导致了错误答案的出现。针对这种情况，教师要引导学生回想影响滑轮组机械效率的几个因素，逐一板书，然后组织学生思考：如果所提升的物体的重力和所提升的物体的高度都不同，测出机械效率不同，为什么不能得出机械效率与所提升的物体的高度有关，使学生认识到控制不变量的重要性，从而得出正确的答案：用同一滑轮组把相同的重物匀速竖直提升不同的高度，分别测出机械效率，然后进行分析得出结论，最后再由η=■×100%公式推出η=■×100%，引导学生思考“匀速竖直”的必要性。这样一步接着一步，使学生不断深入思考问题的实质，认识到物理探究的严密性，不断健全学生的思维。
三、从实验步骤的安排和结论的归纳谈学生思维科学性的培养
例3 如图，增加一种实验器材，你可以探究什么物理规律？
（1）增加的器材：___
____________________；
（2）提出问题______
_____________________；
（3）进行猜想____________________________；
（4）实验设计____________________________；
（5）实验结论____________________________。
由于绝大部分同学增加的器材是电流表，下面仅根据此展开研究。
“提出问题”部分，许多学生提出的问题是：串联电路各处的电流是什么关系？
“进行猜想”部分，许多学生的猜想是：串联电路各处的电流相等。
“实验设计”部分，许多学生是这样设计的：分别在A、B、C三处串联接入电流表，闭合开关，再分别测出A、B、C三处的电流IA、IB、IC。
“实验结论”部分，许多学生的答案：串联电路各处的电流相等。
以上学生的解答实验设计部分和实验结论部分都存在问题。虽然在学习探究杠杆的平衡条件时，我们已经强调了多次实验避免偶然性的重要性和必要性，然而由于学生年龄小，思维缺乏周密性和科学性，以及思维上的定势，实际应用起来，仍然不能掌握其精神实质，甚至一些同学一谈到多次测量，就认为是为了减小误差。为了帮助学生认识到多次测量才能得出正确的规律，我设计了这样的教学过程：指名一名同学问：“你有没有每天晨跑的习惯或规律？”生答：“没有。”师问：“那么有一天，你起床迟了，跑步到学校，是不是就证明你每天有晨跑的习惯或规律了呢？”生答：“不能。”师再问：“那怎样才能证明你每天有晨跑的习惯或规律了呢？”其他学生回答：“连续多天观察他是否跑步，如果一直是这样，就证明有，如果不是，就证明没有。”这样的类比教学，虽然简单，却能很形象地帮助学生认识到只有多次实验才能验证某一规律的道理，认识到科学方法的重要性。
可能用到的物理量：g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,可能用到的公式：W=Fs F=ρgV P=ρgh G=mg v=S/t ρ=m/V P=F/S F1×l1= F2×l2 P=W/t η= W有/ W总×100%一、选择题（每小题只有1个正确答案，每小题2分，共34分）题目 1 2 3 4 5 6 7 8 9答 案 题目 10 11 12 13 14 15 16 17 答案 1．不会影响力的作用效果的是A．力的大小 B．力的方向 C．力的作用点 D．力的单位2．下面哪种说法是错误的？ A．帕斯卡概括出力学的惯性规律 B. 马德堡半球实验表明存在 大气压C．阿基米德发现了浮力的计算方法 D. 托里拆利实验测出了大气压强的值3．铅球落地后沿水平地面向前滚动（如图所示），其中能正确表示铅球所受重力方向的是
4．某同学用250牛顿的力竖直向上提起一个重200牛顿的水桶时．桶受到的合力的大小和方向是： A．450牛顿．向上； B．450牛顿．向下；C．50牛顿．向上； D．125牛顿．向上。5. 现代汽车安装有安全气囊系统这主要是为了减轻下列哪种情况出现时，可能对人身造成的伤害A．汽车速度太慢 B．汽车转弯 C．汽车突然启动 D．汽车前端发生严重撞击6．下列做法属于减小摩擦的是 A．在生锈的自行车轴上滴一些油，骑车就会感觉轻松一些B．冬天，在结冰的马路上撒一些细砂以方便路人行走C．汽车后轮陷入泥坑打滑时，司机会就近寻找石块等物休垫在车轮下D．体操运动员进行双杠表演前，在手上涂抹滑石粉以防止从杠上滑落7．做托里拆利实验时，如果把玻璃管倾斜，在倾斜过程：A．玻璃管中的水银柱长度始终不变B．玻璃管中的水银柱长度变大、竖直高度始终不变；C．玻璃管中的水银柱的长度和竖直高度都变大D．玻璃管中的水银柱的长度不变、竖直高度变小。8．高速列车经过时，若人离铁道太近很可能被“吸”过去，这是因为A．车与人之间空气 流速减小，压强增大 B．车与人之间空气流速减小，压强减小C．车与人之间空气流速增大，压强增大D．车与人之间空气流速增大，压强减小9．一个1牛顿的钩码．挂在弹簧秤钩上．当钩码浸没在水里时．弹簧秤的示数是0.8牛顿．这个钩码受到水的浮力是A．0.1牛顿 B．0.2牛顿 C． 0.3牛顿 D．0.4牛顿10．把甲、乙两个体积相等的物体放入水中，它们静止时的情况如图所示，由下列说法中正确的是 A．甲物体受到的浮力等于乙物体受到的浮力B．甲物体受到的浮力大于乙物体受到的浮力C．甲物体受到的浮力小于乙物体受到的浮力D．无法判断谁受到的浮力大 11．下列工具中属于省力杠杆的是A．筷子 B．扳手 C．天平 D．钓鱼杆12．如图所示，把一根均匀的米尺，在中点O支起，两端各挂四个钩码和两个钩码，恰好使米尺平衡，按下列方式增减钩码或移动钩码，下列方式仍能保持米尺平衡的是A．原钩码下两边各加一个钩码 B．两边钩码各向外移动一格C．左边增加一个钩码，右边向外移动一格 D．左右两边的钩码各减少一个13．对于使用滑轮组，下列说法中正确的是A．不能省力，但可以改变用力方向 B. 可以省力，但不能改变用力方向C．可以省力，同时又可省距离D. 可以省力，同时可以改变用力的方向，但不能同时省距离 14．如图所示的简单机械，忽略各种摩擦及杠杆和滑轮的重力，当提起相同重物时，最省力的是15．小虎同学听到上课铃响了，他一口气从一楼跑到三楼共6m，所用时间为10秒。他上楼的过程中，克服自己重力(约500N)做功的功率最接近下面哪个值( )A．3W B．30W C．300W D．3000W16．如图所示，绝对光滑没有摩擦力的斜面AB、AC，且AB＞AC，沿斜面AB和AC分别将同一重物从它们的底部拉到顶部，所需拉力分别为F1和F2 ，所做的功分别为WA 和WB。则A．F1＜F2，W1=W2B．F1＜F2，W1＜W2C．F1＞F2，W1＞W2D．F1=F2，W1＜W217．“夏季奥运会”将于今年8月在巴 西举行，其中四项运动包含了一些物理知识。下列描述正确的是（ ）A．跳水运动员在空中下落的过程中，动能变小，重力势能变大B．足球运动员对球向前的作用力和球受到的重力是一对相互作用力C．运动员站立静止时，他受到的重力和地面对他的支持力相互平衡D．篮球运动员抛出的篮球在空中先上升后下落，是由于惯性的作用改变了篮球的运动状态二、填空题（每空1分，共17分）18.小华利用假期来天门山游玩，在乘缆车匀速上山的过程中，小华的动能将_________、势能将 、机械能将 。（填“增大”、“减小”或“不变”）；小华相对固定吊索的铁塔是 的（填“运动”或“静止”）。19.在甲、乙、丙三个图中，能反映不同的物理知识，其中图________能表示力可以使物体形状发生改变；图________能表示力能使物体运动状态发生改变；图丙是利用_________来吸饮料的。20. 汽车上的安全带可以防止由于 对人体造成伤害；安全带做得宽大，与人体有足够的接触面积，能够 。21. 一名伞兵，它的质量是70 kg，他随身所带的全部装备总质量是20 kg，当他匀速下落时，受到的空气阻力是_ ____ N.22. 一辆重为1.5×104N的小汽车，当它在水平路面上匀速行驶时受到的牵引力为2000N，那么汽车受到的阻力为 N；当它停在水平路面上时,它受到的支持力为 N。23. 斜面长4m、高1m，把重为800N的物体匀速推向斜面顶端。若斜面是光滑的，则推力为__ ___N。如果斜面不光滑，所用推力为300N，则斜面的机械效率为__ ___。24. 一个物体所受的重力为10N，将其全部浸没在水中时，它所排开的水所受的重力为20N，此时它所受的浮力为___________N，放手后物体将___________（填“上浮”、“下沉”或“悬浮”），物体静止时所受浮力为___________N。三、作图（每题3分，共9分）25.请你画出下左图中木块所受重力的示意图26.在下中图中，画出F2的力臂.27.请在下右图中组装好滑轮组，使拉绳子时所用的力最小。
四．实验题（每空2分，共22分）28、在探究“浮力的大小与什么因素有关”的实验中 ，班级的“物理小博士”为同学们做了如图所示的一系列实验，实验中的铜块与铝块体积相同。(1)比较①③④三次实验是为了探究浮力的大小与_____ __ _ _ 有关。(2)分析①___________实验数据（填序号），可知浮力的大小与物体浸入液体内的深度无关。(3)比较①___________实验（填序号），可探究浮力的大小与液体密度的有关。29、同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时提出了下列假设：滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关；滑轮组机械效率高低可能与被提物重有关；滑轮组机械效率高低可能与 物体提升高度有关；一位同学设计了如图所示的三个滑轮组，并将所测实验数据填入下表：（1）在表中填上三次实验的机械效率。 （2）根据实验____ _和__ ___(选填①、②、③)可知，滑轮组机械效率 高低与被提物重有关； （3）通过实验可以发现，不同滑轮组 提升相同重物时，动滑轮越重，机械效率越___ ___ ；(填“高”或“低”)（4）要研究 滑轮组机械效率高低是否与物体提升高度有关,应该选用_______(填“同一”或“不同”)滑轮组，提升_______(填“相同”或“不同”)的高度去研究。 五．计算题（共18分）30. 校车安全一直是全社会关注的焦点，学校用校车接送9km外的同学，一般到校行驶时间是15min。问：（1）校车接送同学的平均速度是 km/h.（2）若某次接送时，人车共9×104N，车轮与地面的总受力面积为0.3m2，校车对水平路面的压强是 Pa. （3）当校车以10m/s的速度匀速行驶在某一水平路段时，校车受到的牵引力为4500N，则校车此时牵引力的功率是多少？ 31.用一弹簧测力计挂着一实心圆柱体，圆柱体的底面刚好与水面接触(未浸入水)如图甲所示，然后将其逐渐浸入水中，如图乙是弹簧测力计示数F随圆柱体逐渐浸入 水中深度h的变化情况图，g取10N／kg。求： (1)圆柱体的重力为 N；(2)圆柱体受到的浮力为 N；(3)请计算圆柱体的密度。一、选择题（每小题只有1个正确答案，每小题2分，共34分）题目 1 2 3 4 5 6 7 8 9答案 D A C C D A B D B题目 10 11 12 13 14 15 16 17 答案 C B C D A C A C 二、填空题（每空1分，共17分）18. 不变、增大、增大、运动 19.乙、甲、大气压20.惯性 ，减小压强 21.900 22.2000 1.5×104 23. 200， 66.7﹪ 24.20， 上浮， 10三、作图（每题3分，共9分）25．26. 27 略四．实验题（每空2分，共22分）28、（1）排开液体体积 （2）④⑤ （3）④⑦29、（1 ）66.7%，80%，66.7% （2）①,② （3）低 （4）同一，不同五．计算题（共18分）30.（1）36(3’)（2）3×105 (3’)（3）P=F V=4500N×10m/s=4.5×104W（3’）31．（1）2.0 （3’）（2）0.6 (3’)(3)3.3×103kg/m3 (3’)
一、机械效率
机械效率特指的是使用杠杆、滑轮、斜面等简单机械做功时，有用功在总功中所占的百分比。η=
（一）分析学生在学习中易错的原因
1.没有正确的理解有用功、额外功和总功的物理含义。
2.不能很好的运用机械中的相关规律和平衡力知识。
（二）解决对策
1.做好基础知识准备
⑴明确一个目的：物体的位置是怎样移动的，即物体是沿水平方向移动还是竖直方向移动
（2）两条相关的规律：
①关于杠杆：若一个力的力臂是另一个力力臂的几倍，则这个力移动的距离就是另一个力移动距离的几倍。即若力臂L=nL’则移动的距离S=nS’
②关于滑轮：若物体有几段绳子承担，则绳子自由端移动的距离（或速度），就等于物体移动距离（或速度）的几倍。
（3）一个知识点（平衡力）：根据物体处于静止状态或匀速直线运动状态，确定物体所受的力为平衡力；依据所达到的目的（上述⑴所提到的），抛开机械，对物体进行水平方向或竖直方向受力分析，结合平衡力的条件，求出要改变物置直接对物体所需要施加力的大小。（一般若沿水平方向移动，做有用功的力的大小与物体受到的摩擦力的大小相等；若沿竖直方向移动，做有用功的力的大小与物体受到的重力的大小相等）
2.正确理解两种做功形式
为达到改变物置的目的，既可以用手直接完成，也可以借助机械完成。
（1）有用功（ ）可理解为，不用机械而直接用手施加力作用在物体上，使物体移动，所做的功（有用功对应着物体本身）。
（2）总功（ ）应理解为，使用机械时所施加的力，使物体移动，所做的功（总功对应着机械）。
3.有用功和总功的计算方法
（1）有用功的计算
有用功的大小，等于为达到目的，不用机械直接用手完成时，手对物体直接需要施加力的大小乘以达到目的物体移动的距离。
（ =FS其中F表示对物体直接需要施加力的大小，S表示物体移动的距离）
（2）总功的计算
总功的大小，等于为达到目的，使用机械时所需施加力的大小乘以这个力所移动的距离。（ =FS其中F表示使用机械时所需施加力的大小，S表示力F移动的距离）
有了以上知识准备和理解，机械效率的计算就水到渠成了。
例1.用动力臂是阻力臂2倍的杠杆将重400N的重物匀速向上撬起20cm，手向下压杠杆的力是220N。求在这个过程中所做的有用功、总功及杠杆的机械效率。
解析：
目的：将物体竖直向上移动h=20cm
规律：由杠杆规律可知：220N的动力（F）移动的距离应为物体移动距离的2倍，即动力移动的距离S=40cm
平衡力知识：不用机械而直接用手让重物匀速上升，在竖直方向上受力分析如图，根据二力平衡条件可知，直接用手达到目的对物体所需施加的力T=G=400N
根据有用功的计算方法： =Th=Gh=400N×0.2m=80J
根据总功的计算方法： =FS=220N×0.4m=88J
杠杆的机械效率η= = ≈90.9％
例2.如图所示，利用该滑轮组拉着重为500N的物体在水平面匀速前进10m，所用的拉力为60N，物体与水平面的摩擦力为120N，求这个过程中所做的所做的有用功、总功及滑轮组的机械效率。
解析：
目的：将物体水平移动L=10cm
规律：由滑轮规律可知：拉力F=60N移动的距离S应为物体移动距离L的3倍，即S=3L=3×10m=30m
平衡力知识：物体沿水平方向匀速运动，它在水平方向上受力分析如图：根据二力平衡条件可知，不用机械而直接用手达到目的所需施加的力T=f=120N
根据有用功的计算方法： =TL=120N×10m=1200J
根据总功的计算方法： =FS=60N×30m=1800J
滑轮组的机械效率η= = ≈66.7％
例3. 斜面也是一种简单机械。如图所示，已知斜面上木箱的重G=400N，人沿着斜面将木箱匀速拉到斜面的顶端，所用的拉力F=75N，斜面长S=4m，斜面高h=0.5m。求：斜面的机械效率。
解析：
目的：将物体匀速竖直向上提升h=0.5m
平衡力知识：物体在竖直方向上受力分析如图：根据平衡力条件可知，不用机械而直接用手达到目的所需施加的力T=G=400N
根据有用功的计算方法： =Th=Gh=400N×0.5m=200J
根据总功的计算方法： =FS=75N×4m=300J
滑轮组的机械效率η = ≈66.7％
例4.用如图所示的装置，把全部浸入水中重为20000N，所受浮力为10000N的物体，匀速直线提升1m，物体始终未露出水面，所用的拉力F为5000N。求此过程中滑轮组的机械效率。
解析：
目的：将物体匀速竖直向上提升h=1m
规律：由滑轮规律可知：拉力F=5000N移动的距离S应为物体移动距离h的3倍，即S=3h=3×1m=3m
平衡力知识：物体在竖直方向上受力分析如图：根据平衡力条件可知，不用机械而直接用手达到目的所需施加的力T=G－F浮=20000N－10000N=10000N
根据有用功的计算方法： =Th=10000N×1m=10000J
根据总功的计算方法： =FS=5000N×3m=15000J
滑轮组的机械效率η= = ≈66.7％
二.能量的利用和转化效率
能量的利用和转化的效率等于消耗的有用能量在所利用的总能量中所占的百分比。常见与之相关的有：太阳能的利用、燃料燃烧释放的内能的利用、电能的利用等。完成此类问题的基本思路：
1.首先根据题意明确利用能量所达到的目的：达到目的所消耗的能量即为有用的能量
2.找出获得的有用能量是由何种形式的能提供的既为消耗的总能量
分清有用能量和消耗的总能量，效率的计算就迎刃而解了。
例1.用燃气灶烧水，燃烧0.5kg的煤气，使50kg的水从20℃升高到70℃．已知水的比热容为4．2×103J／(kg•℃)，煤气的热值为4．2×107J/kg．求：燃气灶烧水的效率．（煤气完全燃烧）
解析：
目的：使水从20℃升高到70℃（此时水吸收的热量既为有用的能量）
水吸收的热量来源于煤气燃烧释放的能量（煤气燃烧释放的能量为总能量）
=Q吸=cmΔt=4．2×103J／(kg•℃)×50kg×(70℃－20℃)=1.05×107J
=Q放=mq=0.5kg×4．2×107J/kg=2.1×107J
燃气灶烧水的效率η= = =50％
例2. 太阳能是一种清洁能源。太阳能路灯的灯杆顶端是太阳能电池板，它能将太阳能转化为电能，并向灯杆下方的蓄电池充电，供夜晚路灯照明．若在一定时间内，太阳光辐射到该太阳能电池板的能量为2.7×107J；这些能量经转化后，可供功率为35W的路灯工作60h，那么该太阳能电路的能量转化效率为多少？
解析：
目的：供路灯工作（路灯60h消耗的能量为有用能）
路灯工作时消耗的电能来源于太阳能（消耗的太阳能为总能量）
=Pt=35w×60×3600s=7.56×106J
=2.7×107J
太阳能电路的能量转化效率的效率η= = =28％
例3.某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km，受到的阻力是3.0×103N，消耗燃油1.5×10－3m3（假设燃油完全燃烧）。若燃油的密度ρ＝0.8×103kg/m3，热值q＝4×107J/kg，求：该专用车的热机效率是多少？
解析：
目的：使车匀速行驶5.6km（热机对外做的功）
热机对外做功消耗的能来源于燃油燃烧释放的能量
牵引力做的功 ＝Fs＝3.0×103N×5.6×103m ＝1.68×107J
燃油完全燃烧所产生的热量：
=Q放＝mq＝ρvq=0.8×103kg/m3×1.5×10－3m3×4×107J/kg
＝4.8×107J
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