“机械效率”归类复习设计

有用功占总功的百分比叫做机械效率，其公式为 W有用

W总

。这个基本概念在初

中物理教材中已经给出，但没有进行较深入的讨论。因此，学生对简单机械的效率往往有许多模糊的认识，采用归类复习对于消除学生模糊感，增强对知识的理解大有益处。

一、简单机械的种类、定义及性质

简单机械在我们已学过的中学内容里归纳起来有以下四种常见形式： 1．杠杆

定义：一根硬棒，在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆。

实际生活中的杠杆有省力的，也有费力的，还有既不省力、也不费力的。例如独轮车、钳子、起子、剪刀、天平等。

2．滑轮

滑轮可分为定滑轮、动滑轮、滑轮组三种。

定义：轴固定不动的滑轮叫做定滑轮。

定滑轮实质是一个等臂杠杆，使用它不省力，但可改变力的方向。例如在旗杆上装一个定滑轮，人站在地上就能把旗子升到高处。

定义：滑轮和重物一起移动，这样的滑轮叫动滑轮。动滑轮的实质是动力臂力阻力臂二倍的杠杆，使用动滑轮能省一半力，但是不能改变力的方向，在很多情况下使用不方便，因此动滑轮很少单独使用。

定义：动滑轮和定滑轮组合在一起叫滑轮组。

这种机械使用起来既方便，又省力。例如汽车起重机、塔式起重机等。3．轮轴

定义：由轮和轴组成，能绕共同轴线旋转的简单机械，叫做轮轴。

轮轴的实质是可以连续旋转的杠杆。例如汽车驾驶盘，手摇卷扬机，辘轳等。

4．斜面

定义：与水平方向有一个倾角的面叫斜面。

使用斜面可以省力，但不能省功。例如，为了省力，人们在把重的物体搬到车上时，常常搭上一块木板。

二、简单机械的有用功、总功及效率

为了清楚有效地搞好机械效率复习，把简单机械的有用功、总功及效率总结列表如下（表中“L1”表示动力臂，“L2”表示阻力臂，“L”表示斜面

长，“R”表示轮半径，“r”表示轴半径，“h”表示重物所升高度或斜面高， “s”表示绳子自由端的伸长量，“F1”表示动力，“F2”表示阻力，“G”

表示物重，“n”表示轮轴转的周数或表示承担动滑轮的绳子段数）。

项目公式名称	有用功W 有用	总功W 总	机械效率
杠杆	F2 × L2	F1 × L1	F2 × l 2 100% F1 × L 1
轮轴	n · 2 π r × G 或： G × h	n·2πR×F1 或： h ·2pr×F 2pr ¹	n·2prG ×100％或 n·2pRF1 G × h × 100％ h ·2pr × RF 2pr ¹
滑轮	竖直状态	G × h （ G 也可含滑轮重）	F1 × nh	G×h ×100％ F1 ×nh
	水平状态	F × s 2 n	F1 × s	F × s ² n ×100％ F1×S
斜面	G × h	F × L	G×h ×100％ F×L

说明，表中有些栏目的公式没有化成最简式，目的在于让公式仍能继续充分反映各机械的本质特征，便于学生准确选择公式解答题目。