滑輪組機械效率的分析

曾 文

（江西省萍鄉市安源區第一中學 江西萍鄉 337000）

滑輪組機械效率的分析

曾 文

（江西省萍鄉市安源區第一中學 江西萍鄉 337000）

本文以滑輪組機械效率的定義為切入點，對其相關例題做細致的探討研究，期望為提升初中滑輪組機械效率知識的教學質量，與優化學生的學習效率，提供有益的參考。

滑輪組 機械效率 力學 分析

初中力學知識對學生而言顯得抽象而復雜，其中滑輪組機械效率更是其知識內容中的重難點學識，學生常反應學不懂、用不來，對相關的知識理論僅能死搬套用課本概念、公式，自身缺乏對其的深入理解與熟練掌握，進而影響學生的物理知識水平與學習效率。因此本文以滑輪組機械效率的概念為研究出發點，就其展開深入的剖析講解。［1］

一、滑輪組機械效率的定義分析

機械效率是物理領域中對有用功與總功之間比值的概稱。要在初中物理課堂教學中讓學生有效理解滑輪組機械效率的概念，并能進行熟練、準確的運用，首先需要對有用功、額外功與總功這三個定義做詳細、精確的教學，給學生打好相應的理論基礎。［2］

1.有用功，是指對人有利用價值的功

有用功的概念難點在于“對人有利用價值”的理解上，雖然學生一般能從字面意思上了解其概念含義，但在涉及問題的判明解析時，容易因“利用價值”的模糊、抽象性而影響到學生的準確判斷。對此教師在教學中可以人們利用滑輪的目的為指導，引導學生以此為方向來研究、判別功是否具有“對人有利用價值”。例如使用滑輪組將某物體從一樓提升到五樓，這時使用滑輪組的目的是提升物體，是對人有“利用價值”的功，因而此情景下的滑輪組用功為有用功。

2.額外功，指對人沒有利用價值卻又必須得做的功

對額外功的理解在有了有用功的學習基礎上，可以更好幫助學生認知，掌握其定義、概念。額外功中“對人沒有利用價值卻又不得不做”的概念涵蓋有兩層含義：一是人們不得不做，二是滑輪組的利用目的并非是人的意愿。同樣以樓層間滑輪組提升物體為例，人們提升物體有的時候是為達成自己的目的，有的時候則是迫于無奈使用滑輪組。其中后者的情況孫然對動滑輪也做了功，但這部分功對人沒有“利用價值”，因此是額外功。并且除了動滑輪以外，繩重、摩擦也會產生相應的額外功。

3.總功，動力做功成為總功

利用滑輪組進程中，動力所做的功，即所有的功（有用功與額外功的總額和），被稱為總功，同樣以樓層間提升物體為例，對物體、動滑輪、繩索以及因摩擦所做的功的總和就是總功。

取一例題做分析探究：

例1：下列說法中正確的是（）

A.用水桶從井中打水過程中，對水桶所做的功為有用功

B.用水桶從井中打水過程中，對井水所做的功為總功

C.當水桶掉進井中，把水桶從井下打撈上來的過程里，對水桶所做的功為有用功

D.當水桶掉進井中，把水桶從井下打撈上來的過程里，對井水所做的功為總功

此題的考查重點在于學生對有用功與總功定義的認知和區分，由答案選項可知本題存在兩類滑輪組做功現象，一是使用水桶從井中打水，二是從井下打撈起水桶。在前者情形下，使用水桶進行打水，人利用滑輪組的目的在于提水，因此對水所做的功為有用功，而為了提水不得不做的額外功是對水桶的做功。因此對水桶所做功為額外功，而對水與水桶所做功之和為總功，所以選項A、B錯誤。在后者情形下，將水桶從井下打撈起，人使用滑輪組的目的在于打撈起水桶，因 此對 水桶所做功為有用功，選項C正確，相對的為了打撈起水桶而必須做的功是對水的做功，因此對水所做功為額外功，則對水與水桶做功之和為總功，所以選項D錯誤。

二、滑輪組機械效率的例題研究

例2：如圖1所示，人們使用滑輪組來提升某物體，在不考慮繩重與摩擦力的條件 下，如果人們使用150N里能剛好將重400N的物體豎直向上做勻速抬升，那么在物體提升1 m的進程中：

人們所做有 用功是多少？

滑輪組的機械效率為多少？

本題中滑輪組對物體所做功為有用功，即W有用=G物h，而要計算機械效率還需先求出總功，即W總=Fs，而是可由s=nh求出，因此：

即人們所做有用功為400J，機械效率為88.9%。

結語

要分析滑輪組機械效率問題，首先需要對其相關定義概念做充分的掌握，進而以正確的運算方法與公式做實際問題的求解，才能有效解決滑輪組機械效率的問題，提升學生對該部分知識的理解運用。

［1］任恒鳳.滑輪組機械效率實驗的設計及解讀［J］.安慶師范學院學報（自然科學版），2013，02：133-136.

［2］郭佳.滑輪組機械效率問題求解方法探索［J］.亞太教育，2015，05：32.