Question

用如圖丁所示的裝置來測滑輪組的機械效率：
（1）實驗要求，用彈簧測力計拉動繩端時，拉力的方向應______，并使物體______上升．
（2）若彈簧測力計移動30cm，則物體移動______cm．
（3）若被提升的物體是鉤碼，每只鉤碼重為2N，每只滑輪重為0.5N，彈簧測力計讀數是2.5N，則拉力做的額外功是______．滑輪組的機械效率是______．
（4）若再加掛一只鉤碼重做實驗，所測的機械效率與前一次相比將______．（選填“相同”或“變大”“變小”）．
（5）如圖甲和乙所示，若在甲的實驗基礎上多使用一個滑輪，做同樣的實驗，在忽略繩重和摩擦的情況下，此時的機械效率為η_甲______η_乙．（選填“＞”、“=”或“＜”）

Answer 1

解：（1）實驗要求，用彈簧測力計拉動繩端時，拉力的方向應豎直向上，并使物體勻速上升．
（2）由圖丁可知，繩子的有效股數n=3，彈簧測力計移動s=30cm=0.3m，則物體移動h===10cm=0.1m．
（3）由圖丁可知，物體重力G=2N×3=6N，有用功W=Gh=6N×0.1m=0.6J；
總功W_總=Fs=2.5N×0.3m=0.75J，額外功W_額外=W_總-W=0.75J-0.6J=0.15J，
滑輪組的效率η=×100%=×100%=80%．
（4）再加掛一只鉤碼重做實驗，有用功變大，額外功不變，所測的機械效率與前一次相比將變大．
（5）從圖中可以看出，圖乙中的滑輪組比圖甲中的滑輪組多了一個定滑輪，動滑輪的個數不變．
在此實驗中，忽略繩重和摩擦，額外功是克服動滑輪重力做的功，所以額外功不變，
根據題意有用功也不變，所以滑輪組的機械效率不變．
故答案為：（1）豎直向上；勻速；（2）10；（3）0.15J；80%；（4）變大；（5）不變．
分析：（1）應用公式W=Fs求公式，力的方向應該與物體運動方向相同，
實驗時應豎直向上拉彈簧測力計，使物體做勻速直線運動．
（2）由圖示可知，滑輪組承重繩子的有效股數n=3，然后根據彈簧測力計移動的距離求出物體移動的距離．
（3）由功的公式W=Fs求出有用功與總功，有總功與用功之差等于額外功，然后由效率公式求出滑輪組的效率．
（4）再加掛一個鉤碼做實驗，有用功變大，額外功不變，機械效率變大．
（5）分析圖示，看有用功與額外功有何變化，然后答題．
點評：此題主要探究滑輪組的機械效率，有關滑輪組要了解繩端端移動距離s與物體上升高度h之間的關系s=nh．考查了機械效率的計算以及影響滑輪組機械效率的因素：物重與動滑輪重．