12.3 机械效率 讲义 2023-2024学年人教版八年级下册物理

►第十二章 简单机械 第3节 机械效率 ■重点01 有用功、额外功和总功 【例题】（2023秋•惠阳区校级月考）古人用桔槔（杠杆）从水井中提水（如图），请结合图回答下列问题： （1）图中有用功是指提升 　做的功。 （2）若不小心把桶掉到水里，则在打捞水桶的过程中，对水桶做的功是　　 功。 （3）某人在利用杠杆从井中提起8kg水的过程中，用50N的力把绳拉下5m，使水桶上升1m，此人做的有用功是 　J；总功是 　J。（g取10N/kg） 【答案】（1）水；（2）有用；（3）80；250。 【分析】（1）有用功是提升水做的功； （2）打捞水桶的过程中，目的是提升水桶； （3）根据W有用＝G水h求出对水做的有用功；根据W总＝Fs求出动力对机械做的总功。 【解答】解：（1）有用功：打水的过程中，我们的目的是提水，所以有用功是提升水做的功； （2）打捞水桶的过程中，目的是提升水桶，所以对水桶做的功是有用功； （3）有用功是对水做的功：W有用＝G水h＝mgh＝8kg×10N/kg×1m＝80J；总功是动力对机械做的功：W总＝Fs＝50N×5m＝250J。 【点评】本题考查了有用功概念以及有用功和总功的计算，是一道基础题。 解法揭秘 1．有用功：对人们有用的功，等于直接用手对重物所做的功（Gh）。 公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总。 2．额外功：并非我们需要但又不得不做的功。 公式：W额=W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）。 3．总功：有用功加额外功或动力所做的功。 公式：W总=W有用＋W额=Fs=W有用／η。 4．区分有用功、额外功和总功的关键是看使用机械的目的是什么。同一做功过程，目的不同，功的性质可能不同。举例来说，用水桶从井中打水的过程，克服水桶重力做的功是额外功，克服水的重力做的功是有用功。但把掉入井中的水桶捞上来，提起水桶自身做的功是有用功，把桶里的水提出来做的功成了额外功。 闯关演练 【闯关01】（2023秋•礼泉县期中）板车上装有货物，一人拉着该板车将货物送到目的地，对货物所做的功叫 　功，对板车所做的功叫 　功，如果目的是送板车，则对板车所做的功叫 　功。（均选填“有用”“额外”或“总”） 【答案】有用；额外；有用。 【分析】有用功就是人们为达到某一目的而需要做的功；额外功是指人们在做功时，并不需要做，但是为了达到目的而不得不做的功。 【解答】解：（1）人拉着该板车将货物送到目的地，目的是送货，所以，对货物所做的功叫有用功，对板车所做的功没有用，但不得不做，所以，对板车所做的功叫额外功。 （2）如果目的是送板车，则对板车所做的功叫有用功，而对货物所做的功是没有用的，叫额外功。 【点评】区分有用功和额外功关键是要看目的是什么，为达到目的做的功就是有用功，对达到目的没有用，但又不得不做的功就是额外功。 【闯关02】（2023•电白区期末）著名作家冯骥才在《挑山工》中描述了挑山工用扁担将货物运送上山的情景，如图所示。在这个过程中，挑山工做的有用功是对　 做的功，挑山工做的总功是对 　做的功。挑扁担时，左右两边都放上货物，这是利用了 　的原理。 【答案】货物；人、扁担、货物；杠杆平衡。 【分析】根据做功的目的确定有用功和总功，根据杠杆的平衡条件分析扁担工作原理。 【解答】解：挑山工用扁担将货物运送上山时。在这个过程中，挑山工做的有用功是对货物做的功，挑山工做的总功是对人、扁担和货物做的功。挑扁担时，左右两边都放上货物，即使货物不等重也能平衡，这是利用了杠杆的平衡的原理。 【点评】本题考查有用功和总功与杠杆平衡条件，属于中档题。 【闯关03】（2023秋•天宁区校级月考）小亮不慎将质量为1kg的水桶掉到了井里，在将水桶捞出的同时，带上了2kg的水，若水桶升高的距离为2.5m，（g取10N/kg，不考虑绳重。）则下列说法正确的是（　　） A．有用功是80J，机械效率是66.7% B．有用功是50J，额外功是25J C．额外功是25J，总功是75J D．有用功是25J，机械效率33.3% 【答案】D 【分析】使用机械时，人们为了完成某项任务必须做的功叫有用功；对完成任务没有用但又不得不做的功叫额外功；有用功与额外功之和是总功；有用功与总功之比是机械效率。 【解答】解：由题意知，要将水桶捞出，所以克服水桶重力做的功是有用功；水桶中带了部分水，克服这些水的重力做的功是额外功；克服水桶重力和水的重力做功之和是总功。所以： 有用功为W有＝Gh＝mgh＝1kg×10N/kg×2.5m＝25J； 额外功为W额＝G水h＝m水gh＝2kg×10N/kg×2.5m＝50J； 总功为W总＝W有+W额＝25J+50J＝7