(安徽省池州市石臺(tái)縣第二中學(xué),安徽 池州 245100)

物理學(xué)中把有用功W有用與總功W總的比值，叫機(jī)械效率.使用機(jī)械做功時(shí)，有用功在總功中占的份額越大，說(shuō)明機(jī)械工作時(shí)的效率越高，機(jī)械效率是描述機(jī)械的工作性能的重要指標(biāo).

下面通過(guò)幾個(gè)事例，闡述在三種不同情景下機(jī)械效率的計(jì)算方法.

1 滑輪組的機(jī)械效率

中學(xué)物理教科書上有一個(gè)探究活動(dòng)叫“測(cè)算滑輪組的機(jī)械效率”，在這個(gè)活動(dòng)中，學(xué)生要學(xué)會(huì)選擇器材組裝滑輪組.測(cè)滑輪組機(jī)械效率時(shí)，我們要知道測(cè)哪些物理量？如何測(cè)量？如何設(shè)計(jì)表格、計(jì)算滑輪組的機(jī)械效率？

圖1

題1 小紅同學(xué)在做“測(cè)滑輪組的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中(如圖1)，用彈簧測(cè)力計(jì)勻速豎直拉起重8N的物體，物體升高了0.2m，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是N，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)物體所做的有用功是J，滑輪組的機(jī)械效率是.

這樣只要我們根據(jù)題意，仔細(xì)地琢磨，利用機(jī)械效率計(jì)算公式，便可算出滑輪組的機(jī)械效率.

2 斜面的機(jī)械效率

有些同學(xué)對(duì)斜面的計(jì)算望而生畏，其實(shí)只要根據(jù)題中的已知量，求出W有用、W額外、W總，代入到機(jī)械效率定義式中，就能算出機(jī)械效率.

圖2

題2 如圖2所示，斜面長(zhǎng)L=10m，高h(yuǎn)=4m．用沿斜面方向的推力F，將一個(gè)重為100N的物體由斜面底端A勻速推到頂端B．在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體克服摩擦力做了100J的功．求：(1)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服物體的重力做的功；(2)斜面的機(jī)械效率；(3)推力F的大?。?/p>

解析：(1)物體由A端移動(dòng)到B端，克服物體重力做的功是有用功，W有用=Gh=100N×4m=400J.

(3)推力做的功W總=FL=500J，所以推力F=50N.

在2012年安徽中考物理試題的第17小題中沒(méi)有給出具體數(shù)字，部分同學(xué)由于概念不清感到困惑，做起來(lái)不知道如何下手，失分較多，原題如下：

題3 如圖2所示，有一斜面長(zhǎng)為L(zhǎng)，高為h，現(xiàn)用力F沿斜面把物重為G的物體從底端勻速拉到頂端.已知物體受到斜面的摩擦力為f，則下列關(guān)于斜面機(jī)械效率η的表達(dá)式正確的是( ).

粗看起來(lái)此題較難，按題2的解題思路，雖然總功W總=FL難以直接求得，但稍加變化，注意到W總=W有用+W額外，題中W有用=Gh，W額外=fL，W總功=W有用+W額外=Gh+fL，應(yīng)選D.

3 杠桿的機(jī)械效率

圖3

題4 某實(shí)驗(yàn)小組利用圖3所示裝置研究杠桿的機(jī)械效率，實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：①用輕繩懸掛杠桿一端的O點(diǎn)作為支點(diǎn)，在A點(diǎn)用輕繩懸掛總重為G的鉤碼，在B點(diǎn)用輕繩豎直懸掛一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，使杠桿保持水平；

②豎直向上拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)緩慢勻速上升(保持O點(diǎn)位置不變)，在此過(guò)程中彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為F，利用刻度尺分別測(cè)出A、B兩點(diǎn)上升的高度為h1、h2.

回答下列問(wèn)題：(1)杠桿機(jī)械效率的表達(dá)式為η=.

(2)本次實(shí)驗(yàn)中，若提升的鉤碼重一定，則影響杠桿機(jī)械效率的主要因素是:.

(3)若只將鉤碼的懸掛點(diǎn)由A移至C，O、B位置不變，仍將鉤碼提升相同的高度，則杠桿的機(jī)械效率將(選填“變大”、“變小”或“不變”).

(3)若只將鉤碼的懸掛點(diǎn)由A移至C，O、B位置不變，仍將鉤碼提升相同的高度，故杠桿的中心位置升高變小了，則杠桿的機(jī)械效率η將變大.