搞定滑轮组的机械效率

2015-08-30孙振华

中学生数理化·八年级物理人教版 2015年6期

关键词：有用功动滑轮机械效率

孙振华

一、有用功、额外功和总功的概念

要想准确而迅速地求出机械效率，关键是正确理解有用功、额外功和总功.有用功是利用机械工作时，人们为达到某个目的所必须做的且对人们有用的功.额外功是指对人们无用但又不得不额外做的功.有用功与额外功之和叫作总功.

例如，用水桶从井中提水，人提升水做的功是有用功，此过程人对水桶也做了功，提升水桶做的功为额外功，如果是打捞掉到井里的水桶，捞上来的桶里带了一些水，那么提桶所做的功为有用功，对桶中的水所做的功即为额外功.

因此，有用功是由使用机械的目的所决定的.目的发生了改变，有用功和额外功也就发生了改变，

例1 如图1所示，拉力F=80N，物体所受的重力G=120N.不计摩擦和绳重，若将物体匀速提高lm，以下说法正确的是（）.

A.拉力做的有用功为80J

B.动滑轮重20N

C.拉力做的总功为120J

D.拉力做的总功为160J解析：使用滑轮组的目的是提升重物，因此拉力做的有用功W有=Gh=120Nxl m=120J.有2段绳子承担重物，则拉力移动的距离为物体移动距离的2倍.拉力做的总功W总=Fs=F.2h=80Nx2xlm=160J.在不计摩擦和绳重的情况下，有F·2h=Ch+G动h，则动滑轮重G动=2F-G=2x80N-120N=40N.选D.

答案：D

二、滑轮组机械效率的概念及计算

物理学中，将有用功与总功的比值叫作机械效率，用公式表示为

由于使用任何机械都要做额外功，有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1的.机械效率通常用百分数表示.

使用滑轮组时，轴随被吊物体一起运动的滑轮是动滑轮，动滑轮上绳子的段数n，就是承受有用阻力的绳子股数，一般情况下，作用力作用于绳子的自由端，绳子自由端移动的距离s和动滑轮移动的距离h之间的关系是s=nh，

在用滑轮组匀速提升物体G，物体移动高度为h时，做的有用功W有=Gh，加在绳子自由端上的拉力F和绳子自由端移动的距离s的乘积是滑轮组做的总功，即W总=Fs，则滑轮组的机械效率.

1.用滑轮组沿竖直方向提升重物（考虑动滑轮自重，但不计轮轴间摩擦阻力及绳重）

物体沿竖直方向被匀速提起，用滑轮组提升物体所做的功是有用功，W有=G物h，提升动滑轮所做的功是额外功，W额=C动h，总功w总=w有十w额=（G物+G动）h，所以。

例2 工人利用如图2所示的滑轮组将重1200N的物体竖直向上匀速提升0.5m，工人所用的拉力F=600N，不计摩擦与绳重，求：

（1）人的拉力做的功.

（2）此滑轮组的机械效率.

（3）此滑轮组的动滑轮重，