機械效率

用η表示機械效率，

表示有用功，

表示總共的功，則η

由於大多數機械是在接收輸入功的同時就輸出功，而且輸入輸出的快慢也互相適應，所以機械效率又可定義為：輸出功率

與輸入功率

的百分比，即η

在初中物理，機械效率被定義為有用功

與總功

的比值，即η

在實際機械中總有以下關係：

輸入功=輸出功+消耗功，

或動力功=有用阻力功+無用阻力功，

因此機械效率總小於1。 ^[2] 

滑輪組：有用功（W_有用=Gh）

額外功（克服動滑輪重，繩重和摩擦力所做的功

①W_額外=W_總-W_有用

②若不計繩重，摩擦力，W_額外=G_動h

總功（W_總=FS）

求滑輪組的機械效率：η=W_有╱W_總=W_有∕(W_有+W_額)=（不計繩重及摩擦）Gh/（Gh+G_動h）=G/（G+G_動）

η = W_有用/W_總 = Gh/Fs = Gh/Fnh= G/nF

G為物重，

h為物體上升的高度，

F為拉力大小，

s為繩子上升的高度，

n是繩子股數（與動滑輪相連的）。

或η=W_有用/W_總=Gh/Fs=Gh/Fnh=G/nF=（不計繩重及摩擦）G/（G+G_動)

比如滑輪組的機械效率，影響它的最主要的因素是物重，其次才是滑輪重、繩重和摩擦。無論你用同一滑輪組吊起一根繡花針或一個重量遠遠大於動滑輪的重物，你都需要把動滑輪舉上去，還要克服繩重與摩擦，前者額外功遠遠大於有用功，其機械效率幾乎為零，後者額外功在總功中佔的比值就小得多，所以物重越大，機械效率就越高。

主要因素：物體重力一定時，動滑輪越重，機械效率越低，動滑輪重一定時，物體重力越大，機械效率越高。

η=W_有用/W_總=Gh/Fl ；G為物重，h為斜面豎直高度，F為拉力大小，l（length）為斜面長度。

槓桿：W_有=Gh

額外功（克服槓桿本身重力，摩擦力所做的功 W_額外=W_總-W_有用）

總功（W_總=FS）

斜面： 有用功（W_有用=Gh）

額外功（克服摩擦力所做的功

①W_額外=W_總-W_有用

②W_額外=fL ） 注 ：f指摩擦力 L指斜面長度

總功（W_總=FL） 注F指拉力

機械效率的計算

槓桿：η=W_有用÷W_總=Gh/FS

其中G為被提升重物的重力，h為重物升高的高度，F為動力，s為動力作用點移動的距離

滑輪或輪組：

①提升重物：1，η=W_有用÷W_總=Gh÷FS=G÷nF

2，不計繩重，摩擦 η=Gh÷（Gh+G_動h）=G÷（G+G_動）

②水平勻速拉物：η=W_有用÷W_總=fs_物÷Fs_繩=f÷nF

斜面：①η=W_有用÷W_總=Gh÷FL

②η=Gh÷(Gh+fL)

斜面機械效率影響因素：斜面粗糙程度一定時，傾斜程度越大，機械效率越高

斜面傾斜程度一定時，斜面越粗糙，機械效率越低

（1）機械效率是反映機械性能的優劣的重要標誌之一。總功等於有用功與額外功之和，因而有用功只佔總功的一部分。顯然，有用功所佔比例越大，機械對總功的利用率就越高，機械的性能就越好。物理中，用機械效率來表示機械對總功得了利用率。

（2）在計算機械效率時，注意物理量名稱所表示的意義。總功：即動力對機械所做的功，稱之為動力功，也叫輸入功。理想機械：W_總=W_有用，W_輸入=W_輸出，W_動=W_阻。實際機械：W_總=W_有用+W_額外，W_輸入=W_輸出+W額外，W_動=W_有用阻力+W_無用阻力。

根據公式可知：如果有用功不變，我們可以通過減小額外功.(減少機械自重.減少機械的摩擦)來增大機械效率，（例如我們用輕便的塑料桶打水，而不用很重的鐵桶打水，就是運用這個道理）；如果額外功不變，我們可以通過增大有用功來提高機械效率；（例如，在研究滑輪組的機械效率時，我們會發現同一個滑輪組，提起的重物越重，機械效率越高，就是這個道理）；當然了，如果能在增大有用功的同時，減小額外功更好。提高機械設備的機械效率有着重要的的現實意義。 ^[3] 

η=W_有/W_總×100%= Gh/FS×100%

噴氣推進系統：16%-24%

起重機：40%-50%

內燃機（汽油發動機）：22%-27%

柴油發動機：28%-30%

渦輪水泵：60%-80%

滑輪組：50%-70%

電動機：70%

火箭：49%~52%

1、有用功：定義：對人們有用的功。

公式：W_有用=Gh（提升重物）=W_總－W_額=ηW_總

斜面：W_有用=Gh

2、額外功：定義：並非我們需要但又不得不做的功。

公式：W_額=W_總－W_有用=G_動h（忽略輪軸摩擦的動滑輪、滑輪組）

斜面：W_額=fL

3、總功：定義：有用功加額外功或動力所做的功

公式：W_總=W_有用+W_額=FS

4、機械效率：定義：有用功跟總功的比值。

公式：定滑輪：

動滑輪：滑輪組：

5、有用功總小於總功，所以機械效率總小於1。通常用百分數表示。某滑輪機械效率為60%表示有用功佔總功的60%。

6、提高機械效率的方法：減小機械自重、減小機件間的摩擦。

7、機械效率的測量：

（1）原理：

（2）應測物理量：鈎碼重力G、鈎碼提升的高度h、拉力F、繩的自由端移動的距離S。

（3）器材：除鈎碼、鐵架台、滑輪、細線外還需刻度尺、彈簧測力計。

（4）步驟：必須勻速拉動彈簧測力計使鈎碼升高，目的：保證測力計示數大小不變。

（5）結論：影響滑輪組機械效率高低的主要因素有：

①動滑輪越重，個數越多則額外功相對就多。

②提升重物越重，做的有用功相對就多。

③摩擦，若各種摩擦越大做的額外功就多。

8、繞線方法和重物提升高度不影響滑輪機械效率

（1）當總功一定時，機械所做的有用功越多，或額外功越少，機械效率就越高。

（2）當有用功一定時，機械所做的總功越少，或額外功越少，機械效率就越高。

（3）當額外功一定時，機械所做的總功越多，有用功在總功中所佔的比例就越大，機械效率就越高。 ^[4] 

機械功率是表示機械做功快慢的物理量，而效率是表示機械在能量利用率高低方面的物理量。功率大的機械，效率不一定高。例如，蒸汽機車的功率比摩托車的功率大，但這種機車的效率卻比摩托車的效率低。功率和效率是互不相關、互不依賴的物理量。同一機械的功率可變，但效率是不變的。對於某個機械來説，銘牌都標有它的最大輸出功率。使用時不得超過這個數值，但它不一定工作在這一功率上，因此常將機械在某一時刻的瞬時功率或某段時間內的平均功率，稱為機械的實際功率。