Question

3．在测量滑轮组机械效率的活动中，小吴同学测量了下列数据．请帮助他完成下列活动任务．

序号	钩码重G/N	钩码上升的高度h/cm	拉力F/N	弹簧测力计移动的距离S/cm
1	2	10	0.9	30
2	4	10	1.6	30

（1）请在图中画出实验中滑轮组的绕绳方法．
（2）第一次实验测得滑轮组的机械效率为74%．（百分号前取整数）
（3）小明根据表中数据，计算出第二次实验所做的额外功大于第一次，原因是摩擦力增大．请写出两条提高滑轮组机械效率的方法
①增大物重②减小动滑轮的重力
（4）小吴同学在第二次实验中，使钩码上升0.1m所用的时间为1.5s，则动力的功率为0.32W．

Answer 1

分析 （1）根据s=nh求出表格中绳子的有效股数，再根据“动奇定偶”组装滑轮组；
（2）根据η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$求出滑轮组的机械效率；
（3）滑轮组做的额外功是克服动滑轮重力和绳子间的摩擦力做的功，摩擦力与绳子间的拉力和接触面的粗糙程度有关，因此提的物体越重，摩擦力越大，额外功也会变大；
提高滑轮组机械效率的方法有两种情况：一是减轻动滑轮质量、加润滑油减小摩擦，这些方法可以减少额外功，提高机械效率；二是增加提升物体的重，在额外功不变的情况下，增大有用功，从而提高机械效率；
（4）动力的功率就是总功的功率，求出第二次实验中的总功W_总，根据P=$\frac{{W}_{总}}{t}$就可以计算出功率．

解答 解：
（1）根据s=nh可知，表格中动力作用点移动的距离是钩码上升高度的3倍即绳子的有效股数为3，3为奇数，所以绳子应从动滑轮开始按一动滑轮一定滑轮进行缠绕，如下图所示：

（2）第一次实验滑轮组的机械效率为：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{2N×0.1m}{0.9N×0.3m}$×100%≈74%；
（3）物体越重，每段绳子上承担的物重越大，绳子与轮之间的摩擦也会越大，所以第二次实验所做的额外功大于第一次；
（4）提高滑轮组机械效率的方法有两种情况：一是减轻动滑轮质量、加润滑油减小摩擦，这些方法可以减少额外功，提高机械效率；二是增加提升物体的重，在额外功不变的情况下，增大有用功，从而提高机械效率；
（4）动力的功率即为总功的功率，由题意知，物体上升0.1m，动力作用点移动0.3m，
所以P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=$\frac{1.6N×0.3m}{1.5s}$=0.32W．
故答案为：（1）见上图；（2）74%；（3）摩擦力增大；①增大物重；②减小动滑轮的重力；（4）0.32．

点评 本题是测量滑轮组的机械效率，主要考查了有关滑轮组的组装，一定要搞清绳端移动距离与物体上升高度之间的关系，同时要熟练掌握机械效率的计算公式的应用，同还考查了影响滑轮组机械效率的因素．