机械效率考点面面观

张虎岗

机械效率是初中物理的一个难点，也是中考必考点，常考查以滑轮组为载体的机械效率大小的比较或计算。

考点1：区分功、功率与机械效率

机械效率与功率反映了机械的不同性能，都与功有关，但又存在着明显的区别，不能将它们混为一谈。

例1 （2021·湖北·宜昌）下列有关机械做功、功率、机械效率的说法，正确的是（）。

A. 效率越高的机械，功率越大

B. 做功越多的机械，功率越大

C. 做有用功越多的机械，效率越高

D. 功率越大的机械，做功越快

解析：通俗地说，机械效率反映了机械做功“好不好”，功率则反映了机械做功“快不快”，两者并无必然联系，故A錯误。功率的大小不仅与做功多少有关，还与做功时间有关，故B错误。机械效率表示有用功与总功的比值，并不单纯取决于有用功的多少，故C错误。功率表示做功的快慢程度，功率越大，说明做功越快，故D正确。答案：D。

考点2：比较滑轮组机械效率的高低

若不计绳重与摩擦，在动滑轮个数一定时，物重越大，机械效率越高;在物重一定时，动滑轮个数越少，机械效率越高。（假定每个动滑轮质量相同。）

例2 （2021·四川·自贡）将规格完全相同的滑轮，用绳子绕成图1中的甲、乙滑轮组。使用甲、乙滑轮组分别匀速提升重力为G1、G2的两物体，升高相同的高度。绳子自由端施加的拉力大小分别为F1和F2，物重G1 > G2，不计绳重和摩擦。则下列判断正确的是（）。

A. 拉力F1一定大于F2

B. 乙滑轮组的机械效率较高

C. 甲、乙滑轮组的有用功相同

D. 甲的额外功与有用功的比值较小

解析：由图可知，拉力F1 = [13] （G1 + G动），F2 = [12] （G2 + G动）。若F1 > F2，即[13] （G1 + G动）> [12] （G2 + G动），解得G1 > 1.5G2 + 0.5G动。已知G1 > G2，但无法确定G1是否大于1.5G2 + 0.5G动，所以F1不一定大于F2，故A错误。不计绳重及摩擦，滑轮组机械效率η= [W有用W总] = [Gh（G+G动）h] = [GG+ G动] = [11+ G动G]。因为G1 > G2，所以η1 > η2，故B错误。有用功W有用 = Gh，因为G1 > G2，所以将两物体提升相同高度时，甲滑轮组所做有用功比乙多，故C错误。额外功W额外 = G动h，因为甲、乙两滑轮组所用滑轮规格相同，且动滑轮被提升高度相同，所以两滑轮组所做额外功相同，又因为甲滑轮组所做的有用功比乙多，所以甲的额外功与有用功的比值较小，故D正确。答案：D。

考点3：计算滑轮组的机械效率

不计绳重及摩擦时，计算滑轮组机械效率常用的公式有：η = [W有用W总] = [GnF] = [GG+G动]。

例3 （2021·湖北·襄阳）如图2所示，工人用300 N的拉力，把一重为500 N的货物G用滑轮组提升了3 m（忽略摩擦及绳重）。求：

（1）工人做的有用功;

（2）滑轮组的机械效率（结果保留一位小数）;

（3）动滑轮重。

解析：（1）工人做的有用功W有 = Gh = 500 N × 3 m = 1500 J。（2）由图可知，该滑轮组承担物重的绳子股数n = 2。忽略绳重及摩擦，滑轮组的机械效率η = [W有用W总] = [GhFs] = [GnF] = [500 N2 × 600 N] ≈ 83.3%。（3）动滑轮重G动 = nF - G = 2 × 300 N - 500 N = 100 N。