Question

在“测定滑轮组机械效率”的实验中，如图：
（1）根据表格中的数据画出滑轮组的绕法；
（2）为了准确测出滑轮组的机械效率，应使弹簧秤沿竖直方向作________运动；
（3）若增加钩码，滑轮组的机械效率将________；
（4）将空格填满：

钩码重	弹簧秤读数	钩码移动距离	弹簧秤移动距离	总功	有用功	机械效率
5牛	2牛	0.1米	0.3米

Answer 1

解：（1）绳子自由端移动的距离为0.3m，钩码升高的距离为0.1m，
∴与动滑轮相连的绳子段数为：n===3
3为奇数，所以绳子起始端要系在动滑轮的挂钩上，然后往定滑轮的边框开始绕线，如下图所示．
答：绳子绕线如下图：

（2）实验中研究的是绳子拉力，只有钩码匀速上升时，受到平衡力的作用，弹簧测力计的示数才等于绳子的拉力．
答：弹簧秤沿竖直方向做匀速直线运动．
（3）增加钩码，增大提升钩码所做的有用功，克服动滑轮重力做的额外功是不变的，因此有用功在总功中占得比值增大，机械效率增大．
答：机械效率增大．
（4）①作用在绳子自由端的实际拉力为2N，绳子自由端移动的距离为0.3m，
∴总功为W_总=FS=2N×0.3m=0.6J
②被拉起的钩码重5N，钩码升高的距离为0.1m，
∴有用功为W_有用=Gh=5N×0.1m=0.5J
③根据有用功和总功，计算机械效率
∴机械效率为η=×100%=×100%=83.3%
答：总功0.6J，有用功0.5J，滑轮组的机械效率是83.3%．
分析：（1）物体被提高的高度为h，绳子末端移动的距离为S，则S=nh，求出绳子段数n后，按“奇动偶定”的原则绕线．
（2）根据二力平衡的知识，物体做匀速直线运动时，受到的力是平衡力．
（3）同一滑轮组机械效率不是固定不变的，提升物体越重，机械效率越大．
（4）①滑轮组绳子末端拉力做的功称为总功，用W_总=FS计算；
②滑轮组克服被提升物体重力做的功称为有用功，用W_有用=Gh计算；
③机械效率等于有用功和总功的比值，即η=×100%．
点评：（1）“n”表示承担物重的绳子股数，是与动滑轮相连的绳子的股数，包括连在动滑轮的挂钩（或边框）及从动滑轮引出的拉绳的自由端，如“n”是奇数，从动滑轮挂钩连起；如“n”是偶数，从定滑轮挂钩连起，简称“奇动偶定”．
（2）同一滑轮组机械效率不是固定不变的，提升物体越重，机械效率越大．
（3）滑轮组做的有用功是提升物体重力做的功，额外功是克服动滑轮重力和绳子重力及摩擦做的功，总功是拉力做的功，机械效率等于有用功和总功的比值．