滑輪組的機(jī)械效率是初中物理學(xué)習(xí)的難點(diǎn)之一．其目的是培養(yǎng)同學(xué)們的推理與綜合能力．在試題中一般結(jié)合具體的生產(chǎn)和生活情境來進(jìn)行考查．為了幫助同學(xué)們更好地理解和掌握關(guān)于滑輪組機(jī)械效率的相關(guān)知識(shí)，本文結(jié)合基本概念、常見模型、典型例題等對(duì)該知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分析，以求能幫助同學(xué)們形成良好的做題思維邏輯，實(shí)現(xiàn)輕松應(yīng)對(duì)滑輪組機(jī)械效率題型多變性的目標(biāo).

什么是滑輪組的機(jī)械效率

在解決問題之前，同學(xué)們應(yīng)先掌握關(guān)于機(jī)械效率的幾個(gè)基本概念——有用功、額外功和總功．為達(dá)成某種目的，無論采用什么機(jī)械．我們都必須要做的且只用來促進(jìn)目的達(dá)成的功就是有用功，用W有表示，在工作的時(shí)候．我們必定要克服摩擦力或者機(jī)械自身所受重力等因素的影響而額外做的功叫作額外功．額外功對(duì)我們目的的達(dá)成沒有作用而又不得不做，用W額表示，總功是指在工作時(shí)我們總共做的功，在數(shù)值上等于額外功和有用功之和，用W總表示．機(jī)械效率是W有在W總中所占的百分比，數(shù)學(xué)表達(dá)式為η=W有/W總×100%．滑輪組通常有兩種模型：豎直方向滑輪組和水平方向滑輪組．

1．豎直方向滑輪組

如圖1所示，人用大小為F的力通過滑輪組將所受重力為G物的物體提升到高為h的位置，對(duì)于這樣的情境，同學(xué)們要從能量的角度迅速識(shí)別出W有、W總、W額，不妨思考如下三個(gè)問題：

（1）做這件事情的目的是什么？

答：為了將物體提升，所以消耗在物體身上的這部分能量即是W有，數(shù)值上等于物體重力勢(shì)能的變化量，W有=G物h.

（2）人是如何做這件事情的？

答：人用力F拉繩子，且讓繩子自由端移動(dòng)了一段距離s．

這個(gè)過程中人向外付出了能量，正是這部分能量維持了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，所以人對(duì)繩子做的功是總功，W總=Fs．

（3）人付出的能量全部作用在物體上了嗎？

答：沒有.

人在提升物體的時(shí)候，不可避免地要把繩子及下面的動(dòng)滑輪提升上去，同時(shí)還需要克服整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的摩擦力．這部分能量做的功對(duì)我們的目的沒有作用，但又不得不做，即額外功，W額=W總-W有.

綜上，該滑輪組的機(jī)械效率η=W有/W總×100%=G物h×100%.由于繩子所受的重力和摩擦力造成的額外功比較小，故我們?cè)谟?jì)算機(jī)械效率時(shí)通常會(huì)忽略不計(jì)這部分額外功．若該滑輪組動(dòng)滑輪上的有效繩子段數(shù)為凡，則s =nh，F(xiàn)=G物+G動(dòng)/n，代入即可得出η=G物/G物+G動(dòng)×100%．