理解物理学中的功：有用功、额外功与总功的详细解析与应用示例

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    1、工作的几个概念

    1. 有用

    人们需要做的工作就是人们为了实现目标而必须做的工作。例如：如果你想把水提上楼，水的重量乘以被提的高度就是有用功，表示为W有用=Gh。

    2.额外的工作

    人们为了达到某种目的不需要但必须做的额外工作。其发生的主要原因有两个。

    1.提升物体时，克服机器自重、容器重量等所做的功。例如，用滑轮组提升一桶水时，克服机器自重、容器重量等所做的功。动滑轮的重量和铲斗的重量为额外功，W额外=G'h。

    2. 克服机械摩擦所做的功是额外功。例如，使用滑轮组时，克服轮与轴之间的摩擦力以及绳索与轮之间的摩擦力所做的功都是额外功，W extra = fs。

    3.总工作量

    在实现某一目标的过程中，人们实际所做的功等于有用功和附加功的总和，一般指功率F所做的功，W总计=Fs。

    2、机械效率

   

    简单工具的效率远远大于双手的效果

    1.机械效率及物理意义

    有用功与总功的比值称为机械效率。机械效率是标志机器性能的物理量。机械效率越高，机器的性能越好。

    2、机械效率计算公式

    机械效率（η）=[有用功（W有用）÷总功（W总计）]×100%=有用功（W有用）÷[有用功（W有用）+额外功（W额外）]×100% 。

    3、正确认识机械效率

    ①.当附加功等于0时，机械效率为100%，这是不存在的理想情况。实际上，额外功大于零，有用功小于总功，机械效率小于100%。机械效率是小于1的百分比。它只有数值，没有单位。

    ②.机械效率的高低表明机械工作性能的好坏。机械效率越高，机器的性能越好。

    4.如何求几种简单机械的机械效率

    使用杠杆可以节省大部分精力

    ①.杠杆：有用功：W有用=Gh；总功：W总计=Fs；额外工作：额外的W=总共的W-有用的W。机械效率：η=Gh÷Fs×100%。

    静滑轮与动滑轮对比图

   

    ②.滑轮组：有用功：W有用=Gh；总做功：W总=Gh+G动h（不包括绳索重量和摩擦力）；额外工作：W额外=W总计-W有用。 W extra = G动h（不含绳重和摩擦力），机械效率：η=Gh÷（Gh+G动h）×100%，eta=Gn÷F×100%（n为重绳股数）绳），η=G÷（G+G运动）×100%（不包括绳重量和摩擦力）。

    ③.斜面：有用功：W有用=Gh；总功：W总计=Gh+Fs；额外工作：W额外=W总计-W有用。 W extra=Fs，机械效率：η=Gh÷(Gh+Fs)×100%。

    为什么我们不能走直线而是走斜坡呢？

    5、功、功率和机械效率的区别

    ①.功：功是能量的转化。定义是力作用在物体上，物体沿力的方向移动一定的距离。据说力对物体做了功。符号：W，式：W=Fs，SI单位：焦耳，符号J。

    ②.功率：做功的速度，定义为单位时间内完成的功，符号：P，公式：P=W/t，单位：W（国际单位）kW、MW（常用单位）。

    ③.机械效率：反映机械性能的好坏。它被定义为有用功与总功的比率。符号：η。公式： η = W 有用/W 总量。注：a.力量仅由工作和时间决定。强调某一方面是错误的。 b.功率和机械效率是两个不同的物理量，它们之间没有直接关系；功率大的机器，机械效率不一定高；机械效率高的机器不一定具有高功率。