Question

（2011?吉安三模）在“测滑轮组机械效率”的实验中
（1）图甲是小强实验中的情景，下表是他记录的一组数据．

钩码总重G/N	钩码上升高度h/m	测力计拉力F/N	测力计移动距离s/m
2	0.05	0.4	0.15

①由表中数据可计算出，滑轮组对钩码做的有用功为0.1J，人做的总功为

0.06

J．
②对以上两个计算结果进行比较，其不合理之处是

总功小于有用功

；结合弹簧测力计放大图，可知小强的错误是

测力计读数错误，应为0.8N

．
（2）小红在小强实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验，如图乙所示．小红多使用一个滑轮，目的是为了改变

拉力的方向

．
（3）这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率

相同

（选填“相同”或“不相同”），理由是：

动滑轮重力相同，提升重物也相同

．
（4）如果这两位同学用弹簧测力计拉着物体加速上升，测得滑轮组的机械效率将会

偏低

（选填“偏高”、“偏低”或“不变”）
（5）如果将重大于2N的钩码挂在图甲中滑轮组下，根据题中已有的信息可以判断出这时滑轮组的机械效率应在

83.3～97.3%

范围内．

Answer 1

分析：（1）①据公式W_总=Fs可求出人做的总功；②由于额外功不可避免，因此总功一定会大于有用功才合理；重新读取弹簧测力计的示数，注意看清分度值；
（2）增加的滑轮作为定滑轮使用，改变了力的方向；
（3）在额外功、有用功均相同的情况下，机械效率一定相同；
（4）加速运动时，绳端受的是不平衡的力的作用，此时测力计的示数会偏大，进而影响机械效率的结果；
（5）先要判断动滑轮的重，再根据弹簧测力计的最大量程，判断钩码的最大重力，进而计算出滑轮组的最大机械效率．

解答：解：（1）①人做的总功W_总=Fs=0.4N×0.15m=0.06J；②总功为0.06J，小于有用功0.1J，这是不合理的；弹簧测力计的分度值为0.2N，故其正确的示数为0.8N，而不是0.4N；
（2）读图乙可知，增加了一个定滑轮后，拉力的作用方向改变了，省力情况不变；
（3）在忽略绳重及摩擦时，滑轮组的额外功来自于动滑轮，比较甲乙两图可知，动滑轮个数相同，提升的重物也相同，因此，它们的机械效率相同；
（4）当弹簧测力计拉着物体加速上升时，此时绳端受的是不平衡的力，测力计的示数大于物体对绳端的拉力，因此，所求得的总功偏大，机械效率会偏低；
（5）当挂2N钩码时滑轮组的机械效率：η₁=

G

3F

=

2N

0.8N×3

=83.3%，
动滑轮的重：G_动=0.8N×3-2N=0.4N，
当绳端拉力达到弹簧测力计的最大称量5N时，钩码的重为：G′=5N×3-0.4N=14.6N，
则滑轮组能达到的最大机械效率为：η₂=

G′

3F′

=

14.6N

3×5N

=97.3%，
故这时滑轮组的机械效率应在83.3～97.3%范围内．
故答案为：（1）①0.06； ②总功小于有用功； 测力计读数错误，应为0.8N；  （2）拉力的方向；  （3）相同，动滑轮重力相同，提升重物也相同；
（4）偏低；  （5）83.3～97.3%．

点评：（1）考查了弹簧测力计的正确读数与功的理解和计算；
（2）考查了通过读图，分析滑轮组的特点；
（3）考查了影响机械效率的因素，明确在额外功、有用功不变的情况下，机械效率不变；
（4）通过此问题的考查，让我们明白了为什么在实验中要匀速拉动绳子，才能准确测出拉力的大小；
（5）确定滑轮组机械效率的范围应从最小值和最大值两方面入手进行计算，最小值为钩码重2N时的机械效率，最大值的确定则要通过弹簧测力计的量程来最终推导得出．