關于機械效率的幾點看法

趙思記

機械效率的定義是有用功與總功的比值，叫機械效率。

有用功就是克服物體的重力所做的功，也就是對我們而言對我們有用的功，例如從水井里打水，克服水的重力所做的功就是有用功而克服水桶所做的功就是額外功，而如果是水桶掉井里了，我們要找水桶，而克服水桶的重力所做的功就是有用功，而克服水桶里的水所做的功就是額外功了。

我們使用機械要多做功，而多做的功就是額外功，多做功為什么我們還要使用機械呢？我們是為了省力呀！假如物體重10N，不使用任何機械，你必須要用10N的力才能提起它，而使用機械的話，就可以用小于10N的力提起它，或3N或2N就夠了，所以雖然是多做了功，但是我們省力了呀，我們多做的功是克服動滑輪重力做的功，克服繩子的重力所做的功，克服繩子和滑輪之間的摩擦所做的功，但我們在題目中更多的是不考慮繩子的重力和繩子與滑輪之間的摩擦，因為它們很小呀，與動滑輪重力相比太小了，就可以忽略了，所以克服動滑輪重力做的功就是額外功，這樣的話題目就簡單了，在這里還可以求動滑輪的重力。

而對于斜面而言，使用斜面也是為了省力，因為斜面越長越省力，但是物體與斜面之間有阻力呀，而克服阻力所做的功就是額外功，這個功是我們不想做但又要必須去做的，那我們為什么要做呢？為了省力呀，當然在不考慮物體和斜面之間摩擦的時候，我們是不做額外功的，這個時候機械效率就是1，也就是百分之百了。利用這個問題我們還可以求物體和斜面之間的阻力，用總功減去有用功，求出額外功，再用額外功去除以斜面的長就可以了。

杠桿的額外功就是克服杠桿本身的重力，杠桿很輕的時候是可忽略其重力的，但當杠桿很重的時候就不能不重視了。使用杠桿求總功的時候，當然要會測量力臂，力臂不是支點和作用點之間的距離，而是支點與力的作用線之間的距離，這一點尤其要注意。

在探究機械效率的實驗中，要會組裝滑輪組，要會找承擔物體重力的繩子段數，就是和動滑輪接觸的繩子段數，因為只有動滑輪能省力，而定滑輪只能改變力的方向。在組裝滑輪組的時候，只要繩子的起始端從定滑輪開始，則承擔物體重力的繩子段數就是偶數，如果起始端從動滑輪開始，那么承擔物體重力的繩子段數就是奇數了。

從實驗中我們可看到有幾根繩子承擔物體重力，繩子移動的距離就是物體上升距離的幾倍，所以求機械效率還有一種方法就是用物體重力和繩子段數與拉力的乘積的比值就行了，這樣更加簡單。

另外，有幾段繩子承擔物體重力，繩子移動的速度也是物體上升速度的幾倍，這個問題如果懂的話，對解決問題很有幫助。

（作者單位：山東省高密市中小學生綜合實踐基地）