一、有用功、额外功和总功
用动滑轮把木料拉上三楼时，手拉绳所做的功与动滑轮对木料做的功相等吗？
请带着这样的问题完成教科书中“活动11.4 再探动滑轮”。
（1）按右图所示装配器材。
（2）实验中应沿
方向
拉动弹簧测力计，同时读取绳端所受的拉力F，此外，还需测量哪些物理量？
（3）改变钩码的数量，重复上述测量再做2次。
下表是某小组同学的实验记录表。
| 实验序号 | 物重G/N | 重物上升的高度h/m | 绳端的拉力F/N | 绳端移动的距离s/m | Gh/(J) | Fs/(J) |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| ① | 2 | 0.1 | 1.1 | 0.2 | 0.2 | 0.22 |
| ② | 4 | 0.1 | 2.1 | 0.2 | 0.4 | 0.42 |
| ③ | 6 | 0.1 | 3.1 | 0.2 | 0.6 | 0.62 |
实验表明：Gh
Fs。人们用其他机械做了大量的实验，都得到了相似的结论。也就是说，使用任何机械都不能省功。使用机械不仅不省功，为什么还要多做一部分功呢？你知道其中的原因吗？
请参照教科书，结合自己的理解，给有用功、额外功和总功下定义。
有用功：
；
额外功：
；
总功：
；
总功＝
＋
，字母表示式为
。
练习:1. 我们用水桶从井里把水提上来的时候,什么是有用功,什么是额外功,什么是总功?
2. 我们把掉到井里的水桶(水桶里有一些水)捞上来的时候,什么是有用功,什么是额外功,什么是总功？
解析：
【分析】
本题围绕动滑轮实验及有用功、额外功、总功的概念展开，解题思路为：1. 明确动滑轮实验的规范操作要求，确定弹簧测力计的拉动方向与方式；2. 根据实验目的，梳理需测量的物理量；3. 通过计算对比Gh与Fs的数值，推导使用机械不能省功的结论；4. 结合实验中额外功的产生原因，理解三类功的定义及关系；5. 结合生活实例，区分不同场景下的有用功、额外功与总功。
【解析】
（2）动滑轮实验中，为保证拉力稳定，需沿竖直向上方向匀速拉动弹簧测力计；实验需测量的物理量除表格所列外，还需测量钩码的重力G、钩码上升的高度h、绳端移动的距离s。计算表格中Gh与Fs的数值，可知Gh小于Fs。使用机械多做功的原因是：使用动滑轮提升重物时，需克服动滑轮自身重力、绳重及摩擦做功，这是完成任务时不得不做的额外功。
有用功：为达到工作目的，必须做的、对人们有用的功；
额外功：并非我们需要，但使用机械时又不得不做的功；
总功：使用机械时，动力对机械所做的全部功；
总功＝有用功＋额外功，字母表示式为$W_总=W_{有用}+W_{额外}$。
练习1：用水桶从井里提水时，对水做的功是有用功，对水桶做的功是额外功，手的拉力对水桶和水整体做的功是总功；
练习2：打捞井中带水的水桶时，对水桶做的功是有用功，对水桶内残留的水做的功是额外功，手的拉力对水桶和桶内水整体做的功是总功。
【答案】
（2）竖直向上；匀速；还需测量的物理量：钩码的重力G、钩码上升的高度h、绳端移动的距离s；小于；使用动滑轮提升重物时，需要克服动滑轮自身重力、绳重以及摩擦做功，这部分功是完成任务时不得不额外做的功；为了达到工作目的，必须做的、对人们有用的功；并非我们需要，但使用机械时又不得不做的功；使用机械时，动力对机械所做的全部功；有用功；额外功；$W_总=W_{有用}+W_{额外}$；1. 用水桶从井里提水时，对水做的功是有用功，对水桶做的功是额外功，手的拉力对水桶和水整体做的功是总功；2. 打捞井中带水的水桶时，对水桶做的功是有用功，对水桶内残留的水做的功是额外功，手的拉力对水桶和桶内水整体做的功是总功。
【知识点】
有用功、额外功、总功；动滑轮实验；功的原理
【点评】
本题结合动滑轮实验，考查有用功、额外功、总功的概念及功的原理，通过实验数据和生活实例强化概念理解，是初中力学的基础知识点，注重知识的应用。
【难度系数】
0.6
