滑轮组机械效率的分析

曾 文

（江西省萍乡市安源区第一中学 江西萍乡 337000）

滑轮组机械效率的分析

曾 文

（江西省萍乡市安源区第一中学 江西萍乡 337000）

本文以滑轮组机械效率的定义为切入点，对其相关例题做细致的探讨研究，期望为提升初中滑轮组机械效率知识的教学质量，与优化学生的学习效率，提供有益的参考。

滑轮组 机械效率 力学 分析

初中力学知识对学生而言显得抽象而复杂，其中滑轮组机械效率更是其知识内容中的重难点学识，学生常反应学不懂、用不来，对相关的知识理论仅能死搬套用课本概念、公式，自身缺乏对其的深入理解与熟练掌握，进而影响学生的物理知识水平与学习效率。因此本文以滑轮组机械效率的概念为研究出发点，就其展开深入的剖析讲解。［1］

一、滑轮组机械效率的定义分析

机械效率是物理领域中对有用功与总功之间比值的概称。要在初中物理课堂教学中让学生有效理解滑轮组机械效率的概念，并能进行熟练、准确的运用，首先需要对有用功、额外功与总功这三个定义做详细、精确的教学，给学生打好相应的理论基础。［2］

1.有用功，是指对人有利用价值的功

有用功的概念难点在于“对人有利用价值”的理解上，虽然学生一般能从字面意思上了解其概念含义，但在涉及问题的判明解析时，容易因“利用价值”的模糊、抽象性而影响到学生的准确判断。对此教师在教学中可以人们利用滑轮的目的为指导，引导学生以此为方向来研究、判别功是否具有“对人有利用价值”。例如使用滑轮组将某物体从一楼提升到五楼，这时使用滑轮组的目的是提升物体，是对人有“利用价值”的功，因而此情景下的滑轮组用功为有用功。

2.额外功，指对人没有利用价值却又必须得做的功

对额外功的理解在有了有用功的学习基础上，可以更好帮助学生认知，掌握其定义、概念。额外功中“对人没有利用价值却又不得不做”的概念涵盖有两层含义：一是人们不得不做，二是滑轮组的利用目的并非是人的意愿。同样以楼层间滑轮组提升物体为例，人们提升物体有的时候是为达成自己的目的，有的时候则是迫于无奈使用滑轮组。其中后者的情况孙然对动滑轮也做了功，但这部分功对人没有“利用价值”，因此是额外功。并且除了动滑轮以外，绳重、摩擦也会产生相应的额外功。

3.总功，动力做功成为总功

利用滑轮组进程中，动力所做的功，即所有的功（有用功与额外功的总额和），被称为总功，同样以楼层间提升物体为例，对物体、动滑轮、绳索以及因摩擦所做的功的总和就是总功。

取一例题做分析探究：

例1：下列说法中正确的是（）

A.用水桶从井中打水过程中，对水桶所做的功为有用功

B.用水桶从井中打水过程中，对井水所做的功为总功

C.当水桶掉进井中，把水桶从井下打捞上来的过程里，对水桶所做的功为有用功

D.当水桶掉进井中，把水桶从井下打捞上来的过程里，对井水所做的功为总功

此题的考查重点在于学生对有用功与总功定义的认知和区分，由答案选项可知本题存在两类滑轮组做功现象，一是使用水桶从井中打水，二是从井下打捞起水桶。在前者情形下，使用水桶进行打水，人利用滑轮组的目的在于提水，因此对水所做的功为有用功，而为了提水不得不做的额外功是对水桶的做功。因此对水桶所做功为额外功，而对水与水桶所做功之和为总功，所以选项A、B错误。在后者情形下，将水桶从井下打捞起，人使用滑轮组的目的在于打捞起水桶，因 此对 水桶所做功为有用功，选项C正确，相对的为了打捞起水桶而必须做的功是对水的做功，因此对水所做功为额外功，则对水与水桶做功之和为总功，所以选项D错误。

二、滑轮组机械效率的例题研究

例2：如图1所示，人们使用滑轮组来提升某物体，在不考虑绳重与摩擦力的条件 下，如果人们使用150N里能刚好将重400N的物体竖直向上做匀速抬升，那么在物体提升1 m的进程中：

人们所做有 用功是多少？

滑轮组的机械效率为多少？

本题中滑轮组对物体所做功为有用功，即W有用=G物h，而要计算机械效率还需先求出总功，即W总=Fs，而是可由s=nh求出，因此：

即人们所做有用功为400J，机械效率为88.9%。

结语

要分析滑轮组机械效率问题，首先需要对其相关定义概念做充分的掌握，进而以正确的运算方法与公式做实际问题的求解，才能有效解决滑轮组机械效率的问题，提升学生对该部分知识的理解运用。

［1］任恒凤.滑轮组机械效率实验的设计及解读［J］.安庆师范学院学报（自然科学版），2013，02：133-136.

［2］郭佳.滑轮组机械效率问题求解方法探索［J］.亚太教育，2015，05：32.