機(jī)械效率是指機(jī)械在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)械的輸出功(有用功量)與輸入功(動(dòng)力功量)的百分比。主要內(nèi)容包括滑輪組,斜面效率，杠桿傳動(dòng),常見效率,增大效率。

1、機(jī)械效率的計(jì)算公式

我們把有用功和總功的比值叫做機(jī)械效率。用符號(hào)η表示，計(jì)算公式為η=W有/W總×100%。

解釋：

在初中物理，機(jī)械效率被定義為有用功Wh與總功Wa的比值，即η=Wh/Wa*100%。在實(shí)際機(jī)械中總有以下關(guān)系：輸入功=輸出功+消耗功，或動(dòng)力功=有用阻力功+無用阻力功，因此機(jī)械效率總小于1。

2、機(jī)械效率的意義

(1)機(jī)械效率是反映機(jī)械性能的優(yōu)劣的重要標(biāo)志之一。總功等于有用功與額外功之和，因而有用功只占總功的一部分。顯然，有用功所占比例越大，機(jī)械對(duì)總功的利用率就越高，機(jī)械的性能就越好。物理中，用機(jī)械效率來表示機(jī)械對(duì)總功得了利用率。

(2)在計(jì)算機(jī)械效率時(shí)，注意物理量名稱所表示的意義。總功：即動(dòng)力對(duì)機(jī)械所做的功，稱之為動(dòng)力功，也叫輸入功。理想機(jī)械：W總=W有用，W輸入=W輸出，W動(dòng)=W阻。實(shí)際機(jī)械：W總=W有用+W額外，W輸入=W輸出+W額外，W動(dòng)=W有用阻力+W無用阻力。

3、機(jī)械效率的推導(dǎo)公式

1.滑輪組

①提升重物：

η=G物/(nF) 式中的n為作用在動(dòng)滑輪上繩子股數(shù),F為作用在繩子自由端的拉力,以下類同.

η=G物/(G物+G動(dòng)) 式中的“G動(dòng)”為動(dòng)滑輪重

②平移重物：

η=f/(nF) 式中的f為物體與水平面之間的摩擦力

2.斜面：

η=G物h/(FL) 式中h為斜面高,F為沿斜面向上拉力,L為斜面長(zhǎng)

斜面機(jī)械效率影響因素：斜面粗糙程度一定時(shí)，傾斜程度越大;機(jī)械效率越高斜面傾斜程度一定時(shí)，斜面越粗糙，機(jī)械效率越低。

4、機(jī)械效率例題解析

例一：

功率為36千瓦的抽水機(jī)能在20秒內(nèi)把5立方米的水抽到10米高處,求抽水機(jī)的機(jī)械效率。

答案：

W總=P*T=36000W*20S=72*10000J

W有用=F*S=G水*h=ρ水*V水*g*h=1000kg/立方米*5立方米*10N/kg*10m=50*10000J

機(jī)械效率=W有用/W總=50*10000J/72*10000J=69.4%

(g取得10N/kg,水的密度已知)

例二：

在小型建筑工地，常用簡(jiǎn)易的起重設(shè)備豎直吊運(yùn)建筑材料，其工作原理相當(dāng)于如圖1所示的滑輪組.某次將總重G為4000N的磚塊勻速吊運(yùn)到高為10m的樓上，用時(shí)40s，卷揚(yáng)機(jī)提供的拉力F為2500N.求在此過程中：

(1)有用功;

(2)拉力F的功和功率;

(3)滑輪組的機(jī)械效率.

分析：

　(1)功的大小等于作用在物體上的力和物體在力的方向上通過距離的乘積.由圖1可知，有用功就是作用在物體上的拉力所做的功.如圖2所示，由于物體在豎直方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以F拉=G，即W有=F拉h(huán)=Gh.

(2)由于拉力是通過機(jī)械直接作用在繩子的自由端的，所以拉力F做的功就是總功.所以拉力F的功率可以用P總，或者，P總=F=Fv;

(3)機(jī)械效率即為有用功與總功的比值.

解　(1)W有=Gh=4000N×10m=4×104J.

(2)W總=Fs=F×2h=2500N×2×10m=5×104J

P=1.25×103W.

(3)η=W用/W總×100%=80%.

答案：

(1)有用功為4×104J;(2)拉力F做的功為5×104J，功率為1.25×103W;(3)滑輪組的機(jī)械效率為80%.

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