Question

在“測定滑輪組機械效率”的實驗中，如圖：
（1）根據表格中的數據畫出滑輪組的繞法；
（2）為了準確測出滑輪組的機械效率，應使彈簧秤沿豎直方向作

 

運動；
（3）若增加鉤碼，滑輪組的機械效率將

 

；
（4）將空格填滿：

鉤碼重	彈簧秤讀數	鉤碼移動距離	彈簧秤移動距離	總功	有用功	機械效率
5牛	2牛	0.1米	0.3米

Answer 1

分析：（1）物體被提高的高度為h，繩子末端移動的距離為S，則S=nh，求出繩子段數n后，按“奇動偶定”的原則繞線．
（2）根據二力平衡的知識，物體做勻速直線運動時，受到的力是平衡力．
（3）同一滑輪組機械效率不是固定不變的，提升物體越重，機械效率越大．
（4）①滑輪組繩子末端拉力做的功稱為總功，用W_總=FS計算；
②滑輪組克服被提升物體重力做的功稱為有用功，用W_有用=Gh計算；
③機械效率等于有用功和總功的比值，即η=

W有用

W總

×100%．

解答：解：（1）繩子自由端移動的距離為0.3m，鉤碼升高的距離為0.1m，
∴與動滑輪相連的繩子段數為：n=

S

h

=

0.3m

0.1m

=3
3為奇數，所以繩子起始端要系在動滑輪的掛鉤上，然后往定滑輪的邊框開始繞線，如下圖所示．
答：繩子繞線如下圖：

（2）實驗中研究的是繩子拉力，只有鉤碼勻速上升時，受到平衡力的作用，彈簧測力計的示數才等于繩子的拉力．
答：彈簧秤沿豎直方向做勻速直線運動．
（3）增加鉤碼，增大提升鉤碼所做的有用功，克服動滑輪重力做的額外功是不變的，因此有用功在總功中占得比值增大，機械效率增大．
答：機械效率增大．
（4）①作用在繩子自由端的實際拉力為2N，繩子自由端移動的距離為0.3m，
∴總功為W_總=FS=2N×0.3m=0.6J
②被拉起的鉤碼重5N，鉤碼升高的距離為0.1m，
∴有用功為W_有用=Gh=5N×0.1m=0.5J
③根據有用功和總功，計算機械效率
∴機械效率為η=

W有用

W總

×100%=

0.5J

0.6J

×100%=83.3%
答：總功0.6J，有用功0.5J，滑輪組的機械效率是83.3%．

點評：（1）“n”表示承擔物重的繩子股數，是與動滑輪相連的繩子的股數，包括連在動滑輪的掛鉤（或邊框）及從動滑輪引出的拉繩的自由端，如“n”是奇數，從動滑輪掛鉤連起；如“n”是偶數，從定滑輪掛鉤連起，簡稱“奇動偶定”．
（2）同一滑輪組機械效率不是固定不變的，提升物體越重，機械效率越大．
（3）滑輪組做的有用功是提升物體重力做的功，額外功是克服動滑輪重力和繩子重力及摩擦做的功，總功是拉力做的功，機械效率等于有用功和總功的比值．