师：同学们好，今天我们来学习新的一节——机械效率。通过前面的学习，我们知道使用机械有的可以省力，有的可以省距离，那么使用机械可以省功吗？
下面我们通过动滑轮提升物体来探究一下使用机械是否省功。先用弹簧测力计竖直缓慢匀速提升物体，测出弹簧测力计对物体的拉力所做的功为W1；再通过动滑轮将物体提升相同的高度，测出弹簧测力计拉力所做的功为W2。比较W1和W2，即比较直接提升物体所做的功与使用机械提升物体所做的功是否相同，从而判断使用机械是否省功。请同学们仔细观看实验，并将数据记录到表格中。我们需要记录两次弹簧测力计所用的拉力和弹簧测力计移动的距离。
我们先测出一个钩码的重力为0.5牛，再将两个钩码挂在弹簧测力计下，测出两个钩码的重力为1牛。我们将钩码上升20厘米，此时弹簧测力计移动的距离也为20厘米，因为是匀速上升，弹簧测力计的拉力等于钩码的重力。下面我们再用动滑轮将物体提升到相同的高度，此时钩码的初始位置为0厘米，弹簧测力计的初始位置为15厘米。我们缓慢匀速提升钩码，此时弹簧测力计的示数为0.8牛。
钩码的末位置为20厘米，弹簧测力计的末位置为55厘米。钩码从0厘米上升到20厘米，上升了20厘米，即0.2米；弹簧测力计从15厘米上升到55厘米，上升了40厘米，即0.4米。我们将数据填入到表格中，直接提升时拉力为1牛，移动的距离为0.2米。根据W = FS可知，1牛×0.2米 = 0.2焦。使用动滑轮提升时，拉力为0.8牛，移动的距离为0.4米。根据W = FS，0.8牛×0.4米 = 0.32焦。通过对比我们发现W1小于W2，这说明直接提升物体所做的功小于使用机械提升物体所做的功，使用机械不省功。
为什么使用机械后拉力所做的功变多了呢？直接提升物体时，拉力只对物体做了功；用动滑轮提升物体时，拉力不仅把物体拉上去，也把动滑轮和绳子拉上去。拉力对物体做了功，同时也对动滑轮和绳子做了功，滑轮与轴之间也有摩擦力，克服摩擦力也需要多做功，因此使用机械需要多做功。
那么弹簧测力计拉力所做的功都是人们需要的功吗？我们使用动滑轮的目的是为了把物体提升到一定的高度，对于物体所做的功是必须做的功，因此我们把提升物体所做的功称之为有用功，用W有表示。我们使用动滑轮提升物体时，除了把物体提升到一定的高度，还需要克服动滑轮的重力、摩擦、绳重等其他因素做功，这些不是我们的目的，但又不得不做，因此我们把这些功叫做额外功，用W额来表示。因为做了额外功，所以使用机械要多做功。
有用功和额外功之和是总共做的功，叫做总功，用W总来表示，它们之间的关系是W总 = W有 + W额。在实验中，弹簧测力计的拉力不仅将物体提升，同时也克服动滑轮重力和摩擦、绳重等其他因素，因此，弹簧测力计的拉力对机械所做的功就是总功。如果我们用电动机去拉动滑轮，那么电动机的拉力对机械所做的功也是总功。所以总功也是外力对机械所做的功。
下面我们来看一下其他机械在使用过程中的有用功和额外功。我们用桶去提水，我们的目的是将水提升到一定的高度，因此对水做的功是有用功，但是没有桶我们无法将水提升到这个高度，对桶做的功是我们不得不做的功，我们把这个功叫做额外功。我们在用定滑轮提升物体，我们发现使用定滑轮目的也是将物体提升到一定的高度，因此将物体提升所做的功就是有用功。定滑轮在使用的过程当中，滑轮与轴之间有摩擦，因此克服滑轮与轴之间的摩擦所做的功就是额外功。我们使用杠杆去提升物体，我们使用杠杆的目的也是将物体提升到一定的高度，因此提升物体所做的功为有用功，但是我们将物体提升的同时也将杠杆提升了一定的高度，克服杠杆自重所做的功为额外功。同时杠杆与轴之间有摩擦，克服杠杆与轴的摩擦所做的功也为额外功。
在上述情景中，我们使用机械的目的是将物体提升到一定的高度，有用功都为提升物体所做的功，额外功主要是克服机械自重、摩擦所做的功。我们发现无论使用什么机械，都无法避免做额外功。
那么在生产生活中，我们应当怎样选择出合适的机械来完成任务呢？这有两个重力不同的动滑轮，将物体提升相同的高度，你会选择轻的滑轮去提升，还是重的滑轮去提升呢？为什么？从功的角度来说，当我们把同一个物体提升到相同的高度，所做的有用功是相同的，动滑轮越轻，所做的额外功越少。当有用功不变时，额外功越少，有用功所占总功的份额就越多，这说明机械做功的效率就越高。因此，我们用机械效率来表示机械的这一性能。
机械效率的符号为η，机械效率的定义为有用功与总功的比值，公式为η = W有 / W总。因为机械不可避免地要做额外功，所以有用功总是小于总功，机械效率小于1，一般用百分数来表示。这是生活中起重机和抽水机的效率。某抽水机的机械效率为80%，表示什么含义呢？它表示抽水机输出的有用功占总功的80%，或额外功占总功的20%。机械效率越高说明有用功所占的比例越大，但不能说明实际做的有用功多、额外功少或者做功快。
下面我们来计算一下刚才用动滑轮提升物体时的机械效率。根据定义，有用功为提升物体所做的功，即物体所受动滑轮的拉力F1′做的功。W有 = 动滑轮对物体的拉力F1′×物体移动的距离S1′，因为匀速上升，二力平衡，拉力的大小等于重力的大小，移动的距离也是上升的高度，我们用h来表示，因此W有 = 物体的重力×物体上升的高度 = 1牛×0.2米 = 0.2焦。这也与直接提升物体拉力所做的功大小相同。
弹簧测力计拉力所做的功是总功，W总 = 弹簧测力计的拉力F×弹簧测力计移动的距离S，这个距离也是绳端移动的距离。W总 = F×S = 0.8牛×0.4米 = 0.32焦。η = W有 / W总 = 0.2焦÷0.32焦 = 0.625，即62.5%，动滑轮的机械效率我们测量并计算出来了。
那么滑轮组的机械效率该如何测量呢？根据机械效率公式η = W有 / W总，我们测出有用功和总功就可以测出滑轮组的机械效率，但有用功和总功无法直接测量，我们该如何测出有用功和总功呢？我们发现使用滑轮组也是将物体提升到一定的高度，有用功是提升物体所做的功，即物体的重力×物体上升的高度；总功是弹簧测力计拉力所做的功，即弹簧测力计的拉力F×弹簧测力计移动的距离。所以测量滑轮组机械效率的实验原理为η = GH / FS。用弹簧测力计测出它对绳子的拉力、物体的重力，用刻度尺测出绳端移动的距离和物体上升的距离。