(江蘇省鹽城市鹽都區(qū)實驗初中，江蘇 鹽城 224005)

1 問題的提出

效率一詞具有多層含義，也具有不同的定義。在初中物理教學(xué)中，凡是涉及做功，往往會提出效率問題。初中物理中主要介紹的是做功過程中的機械效率，包括滑輪組的機械效率、斜面的機械效率、杠桿的機械效率。除此之外，在中考物理中還會經(jīng)常遇到其他關(guān)于效率的問題：例如熱機的工作效率、燃料燃燒的效率、電動機的工作效率、節(jié)能燈的工作效率等等。初中物理中有關(guān)效率的試題，既能考查學(xué)生的多種能力，又能拓寬學(xué)生的知識面，培養(yǎng)學(xué)生對所學(xué)知識的興趣，更能提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。由于這類試題側(cè)重考查學(xué)生對效率的理解、應(yīng)用、拓展與延伸，學(xué)生往往感覺難度大，失分較多，究其原因主要在于：我們的課堂教學(xué)中，學(xué)生僅僅學(xué)習(xí)了滑輪組的機械效率，并沒有涉及其他效率的問題。因此我們有必要去了解中考試題中效率的常見類型，提出有針對性的復(fù)習(xí)策略。

2 效率的常見類型

2.1 機械效率

圖1

例1(2019年江蘇宿遷)：如圖1所示，工人利用滑輪組提升重物，在30s內(nèi)將靜止在水平地面上質(zhì)量為90kg，底面積為200cm2的長方體物塊勻速提升5m，此時工人的拉力為400N，g=10N/kg，求：

(1) 提升前物塊對水平地面的壓強；

(2) 工人拉力做功的功率；

(3) 滑輪組提升該物塊的機械效率。

賞析：本題考查學(xué)生對有用功、額外功、總功以及機械效率的理解，屬于課本知識的常規(guī)理解與運用，在中考中這類試題最為常見。

2.2 熱機效率

例2(2019年湖北孝感)：一輛廂式小貨車某次運貨，滿載后總質(zhì)量是5.0×103kg，在平直的公路上勻速行駛100km，耗油10kg，貨車受到的阻力是總重力的0.05倍，發(fā)動機的牽引功率是50kW(油的熱值是50×107J/kg，g=10N/kg)，求:

(1) 貨車受到的牽引力；

(2) 貨車勻速行駛的速度；

(3) 貨車發(fā)動機的效率。

賞析：發(fā)動機的效率問題在教材中并沒有涉及，但是學(xué)生只要能真正理解前面所學(xué)的機械效率知識，也就不難求解發(fā)動機做功的效率問題。在貨車發(fā)動機做功的過程中，將燃料燃燒獲得的內(nèi)能中的一部分轉(zhuǎn)化為機械能，發(fā)動機的效率就是這個過程的轉(zhuǎn)化效率。

2.3 燃燒效率

例3(2019年江蘇鹽城)：用天然氣灶將一壺質(zhì)量為2kg、初溫為30℃的水加熱到80℃,消耗了16g天然氣。已知水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃),天然氣的熱值為42×107J/kg,則天然氣完全燃燒放出的熱量為J，水吸收的熱量為J,天然氣灶燒水的效率為%。

賞析：這道試題在中考中最為常見，為了衡量水吸收的熱量在完全燃燒天然氣放出的熱量中所占的比例，引入了熱效率的概念。本題既能讓學(xué)生通過計算，了解燃料燃燒的熱效率不可能是100%，同時又能使學(xué)生對節(jié)約能源、保護環(huán)境有深刻的認識。

2.4 電機效率

例4(2019年湖北荊州)：共享電動車不僅環(huán)保節(jié)能而且為人們的出行帶來了很大方便。已知某品牌共享電動車的電動機線圈內(nèi)阻一定，轉(zhuǎn)軸卡住不能轉(zhuǎn)動時，線圈兩端電壓48V，電流為12A。當(dāng)電動車在水平地面上以18km/h的速度勻速直線行駛時，線圈兩端電壓仍然為48V，電流為2A，則下列說法正確的是( )。

A. 電動機線圈電阻為24Ω

B. 電動機的機械功率為96W

C. 電動機的效率是66.7%

D. 電動車前進時受到的阻力為16N

賞析：本題同樣也是關(guān)于效率知識的拓展與延伸，電動機在工作的過程中，電流做功，消耗了電能，其中一部分轉(zhuǎn)化為機械能，另一部分由于電動機線圈電阻發(fā)熱轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。其中轉(zhuǎn)化為機械能的部分在整個消耗的電能中所占的比例即為電動機的工作效率。由于這類試題能考查學(xué)生對所學(xué)知識的遷移應(yīng)用的能力，因此在中考中也比較常見。

2.5 其他效率

例5(2019年浙江麗水)：如圖2是一款用鋰電池供電的平衡臺燈，懸掛在中間的木質(zhì)小球是它的“開關(guān)”使用時只需要將上、下兩個小球靠近，小球就相互吸引，燈管發(fā)光。以下為平衡臺燈參數(shù)：

圖2

額定電壓：5V 額定功率：5W

光源類型：LED 鋰電池輸出電壓：5V

鋰電池容量：4800mAh(注：以4800mA的電流放電能工作1h)

(1) 若A球內(nèi)置的磁體下端為N極，則B球內(nèi)置磁體上端為極；

(2) 求平衡臺燈正常發(fā)光時電路中的電流；

(3) 給該臺燈充電時，充電器的輸出電壓為5V、電流為2A，充電效率為80%，則為用完電的臺燈充滿電至少需要多長時間？

賞析：本題涉及充電器的充電效率，事實上在中考試題中關(guān)于此類“效率”的問題非常多，如太陽能熱水器的吸熱效率、節(jié)能燈的發(fā)光效率、光電轉(zhuǎn)換效率等。這類試題中的“效率”已經(jīng)超出課本中機械效率的原本定義，但關(guān)于機械效率的本質(zhì)內(nèi)涵及意義沒有發(fā)生改變，所以能考查學(xué)生對初中物理中效率的認識、理解和運用水平。

3 關(guān)于效率問題的中考復(fù)習(xí)策略

3.1 重視基礎(chǔ)知識，強化對效率概念的理解與掌握

物理基礎(chǔ)知識包括基本概念、規(guī)律等，我們在復(fù)習(xí)的過程中一定要幫助學(xué)生構(gòu)建關(guān)于效率的完整知識體系。對學(xué)生而言機械效率本身就是一個難懂的概念，因此我們必須從最基本的滑輪組的機械效率開始，歸納做功過程中的總功、額外功、有用功及其機械效率的概念和聯(lián)系，再逐步延伸到斜面和杠桿。學(xué)生只有熟練掌握了有關(guān)機械效率的基礎(chǔ)知識，對機械效率的各種情形有比較全面完整的認識，才能運用這些知識去分析并解決實際問題。

3.2 重視知識遷移，注重對效率問題的拓展與延伸

縱觀2019年各地中考物理試題，涉及效率的試題非常多，不再僅僅是指滑輪組的機械效率。機械效率僅僅是我們認識效率問題的一個方面，更為重要的是我們能把有關(guān)機械效率的知識遷移到其他效率問題中來，通過適當(dāng)?shù)耐卣古c延伸，運用所學(xué)的機械效率的知識去解決電流做功效率問題、氣體膨脹做功效率問題以及各種形式能的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中的效率問題等。

3.3 重視強化訓(xùn)練，關(guān)注效率知識的應(yīng)用

在復(fù)習(xí)中我們要精選有關(guān)效率的典型例題，引導(dǎo)學(xué)生討論、分析與解答，并進行歸納與總結(jié)，以加深學(xué)生對效率知識的理解，提高學(xué)生解決此類問題的能力。在課堂強化訓(xùn)練的過程中，讓學(xué)生解答各種關(guān)于效率的試題，逐步拓寬對初中物理中效率問題的認識。