Question

小林、小芳同學在“測定滑輪組機械效率”的實驗中，用如圖所示的裝置勻速吊起鉤碼，并記錄了如下實驗數據：

鉤碼重G1/N	動滑輪重G2/N	測力計讀數F/N	鉤碼上升高度h/m	測力計上升距離s/m
2	0.4	0.9	0.2	0.6

根據實驗數據，
小林同學計算機械效率的過程如下：
有用功W_有=（G₁+G₂）h=（2十0.4）×0.2J=0.48J
總功W_總=FS=0.9×0.6J=0.54J
機械效率：η=W_有/W_總=0.48J/0.54J=89%
答：當勻速吊起2N重的鉤碼時，該滑輪組的機械效率約為89%．
小芳計算機械效率的過程如下：
有用功W_有=G₁h=2×0.2J=0.4J
總功W_總=（G₁+G₂）h=（2十0.4）×0.2J=0.48J
機械效率：η=W_有/W_總=0.4J/0.48J=83%
答：當勻速吊起2N重的鉤碼時，該滑輪組的機械效率約為83%．
她們把解答的過程給老師看，老師讓你幫再檢查一下．
你認為?兩人的解答過程是否正確？如果不正確，各有什么錯誤？并請你對滑輪組的機械效率的計算作出正確解答．

Answer 1

分析：要解決此題，需要掌握有用功、總功的概念．
知道在滑輪組的機械效率中，有用功是指克服被提升物體重力所做的功；額外功是指克服動滑輪重力及摩擦做的功；總功為有用功與額外功之和，也等于拉力F做的功．

解答：解：在此題中，有用功是指克服鉤碼重力所做的功．
總功為使用滑輪組時拉力做的功，即W_總=Fs，是有用功與額外功之和．在使用滑輪組時，要除了克服物體的重力，還要克服動滑輪重及不必要的摩擦而做一些額外功．所以額外功是克服動滑輪重力和摩擦做的功．
小林對有用功的解答是錯誤的，應為W_有用=G₁h=2N×0.2m=0.4J；對總功的求法是正確的．
小芳同學對有用功的計算是正確的，但對總功的計算中忽略了克服摩擦做的功．所以是不正確的．應為W_總=Fs=0.9N×0.6m=0.54J
正確的解答過程應為：
使用滑輪組做的有用功：W_有用=G1h=2N×0.2m=0.4J
所做的總功為：W_總=Fs=0.9N×0.6m=0.54J
所以機械效率為：η=

W有用

W總

×100%=

0.4J

0.54J

×100%≈74.1%
答：當勻速吊起2N重的鉤碼時，該滑輪組的機械效率約為74.1%．

點評：此題主要是對滑輪組機械效率的計算，一定要掌握有用功、總功、額外功的概念，掌握它們的計算方法．要知道額外功是克服動滑輪重力和摩擦做的功．