Question

15．如图甲所示，是测量滑轮组机械效率的示意图．用弹簧测力计拉动绳子的自由端，将3.6N的重物从A位置匀速提升到A′位置，同时弹簧测力计从图中的B位置匀速竖直上升到B′位置，在这个过程中，弹簧测力计的示数如图乙所示，请你根据实验完成下列问题：（取g=10N/kg，刻度尺的最小刻度为1cm）
（1）在测量过程中，必须竖直向上匀速拉动绳端；
（2）该滑轮组的机械效率是75%．
（3）若将重物由3.6N增加到6N，该滑轮组的机械效率将增大（填：“增大”、“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）当绳子未竖直向上拉动时，当绳子未匀速上升时，弹簧测力计的示数就不等于绳子的拉力．
（2）知道物体重力，读出拉力大小；求出物体升高的距离、绳子自由端移动的距离．求出有用功、总功，利用效率公式求出机械效率；
（3）使用滑轮组时，做的额外功不变，增加钩码的个数，增大了有用功，因此机械效率会变大．

解答 解：
（1）测量时，必须竖直向上匀速直线拉动绳子，才能保证拉力等于弹簧测力计的示数，并且大小不变；
（2）由图乙可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，拉力大小F=2.4N，
G=mg=0.3kg×10N/kg=3N．
h=15cm-5cm=10cm=0.1m，
s=60cm-40cm=20cm=0.2m，
W_有=Gh=3.6×0.1m=0.36J．
W_总=Fs=2.4N×0.2m=0.48J．
滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{0.36J}{0.48J}$×100%=75%；
（3）整个滑轮组保持不变，即额外功不变．因为对重物做的功为有用功，将重物由3.6N增加到6N，则增大了有用功，机械效率就会增大．
故答案为：
（1）竖直向上匀速；（2）75；（3）增大．

点评 本题是测量滑轮组的机械效率实验，考查了来测力计、刻度尺的读数及功和机械效率的计算，在读数时，注意分度值．学生进行实验时，只知道要竖直向上匀速拉动绳子，但是不知道为什么这样做，其目的是：保证拉力等于弹簧测力计的示数．