Question

15．小亮和不宏在“測定定滑輪組機械效率”的實驗中，使用了如圖所示的實驗裝置，她們分別記下了彈簧測力計和鉤碼的位置．
（1）小宏勻速拉動彈簧測力計，使鉤碼勻速升高，并由彈簧測力計讀出拉力為0.5N同時小雪用刻度尺測出鉤碼提升的高度為0.2m，以上測量準確無誤，其他被測物理量和計算的數據如下表：

鉤碼重/N	彈簧測力計提升的高度/m	有用功/J	總功/J	機械效率
1	0.4	0.2	0.2	100%

（2）小亮和小宏測得滑輪組的機械效率為100%，她們意識到出了錯誤．請你幫助找出原因彈簧測力計提升的高度錯誤．
（3）該滑輪組的機械效率實際為66.7%．
（4）若提升的鉤碼重增加到6N，則該滑輪組的機械效率將變大（選填“變大”、“變小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）利用二力的平衡，只有豎直方向勻速拉動彈簧測力計時，彈簧測力計的示數才等于拉力的大小；
（2）根據機械效率的概念η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$分析G、h、F、s是否出現問題，分析出承擔物重的繩子段數，根據s=nh判斷s是否正確；
（3）將正確的數據代入公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$即可求解；
（4）掌握滑輪組機械效率與物重的關系，同一滑輪組，被提升的物重越大，機械效率越高．

解答 解：
（1）根據二力平衡知，只有豎直向上勻速直線拉動彈簧測力計時，拉力才等于彈簧測力計的示數；
（2）由圖知，此滑輪組由3段繩子承擔物重，所以s=3h=3×0.2m=0.6m，
而表格中數據為0.4m，所以彈簧測力計提升的高度出現了錯誤；
（3）滑輪組的實際機械效率為：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{1N×0.2m}{0.5N×0.6m}$×100%≈66.7%；
（4）若被提升的物重變大，由于同一滑輪組，額外功不變，有用功變大，所以有用功在總功中所占的比值變大，機械效率變大．
故答案為：（1）勻速；（2）彈簧測力計提升的高度錯誤；（3）66.7%；（4）變大．

點評 此題是“測定滑輪組機械效率”的實驗，本題考查了二力平衡的應用和滑輪組機械效率的計算，關鍵是根據滑輪組得出繩子的有效股數．