Question

15．如图所示为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6N．
（1）实验时要竖直向上拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为2.4 N，若钩码上升的高度为8cm，则弹簧测力计向上移动24 cm，该滑轮组的机械效率为83.3%．
（2）若静止时读取弹簧测力计的示数，所测滑轮组的机械效率将偏大（选填“偏大”，“偏小”或“不变”）
（3）若仅增加钩码的个数，该滑轮组有机械效率将增大．（选填：“增大”、“减小”或“不变”）
（4）若将此滑轮组换一种绕绳方法，不计摩擦及绳重，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率不变（选填“变大”、“变小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）由图中滑轮组的结构可知承担物重的绳子股数n=3，重物上升h，则拉力端移动的距离s=3h，读出弹簧测力计的示数即拉力大小；
根据W_有用=Gh可求得有用功，根据W_总=Fs可求得总功；然后再根据机械效率的公式求滑轮组的机械效率．（2）用滑轮组提升物体时，要克服动滑轮重力及一些摩擦力做额外功，若拉动绳端静止，则此时测量的额外功偏小，机械效率偏高；
（3）要掌握影响机械效率的因素，知道物体的重力越大，滑轮组的机械效率越高；
（4）在不计摩擦及绳重情况下，有用功就是提升重物所做的功，额外功就是提升动滑轮所做的功，由η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Gh{+G}_{动}h}$=$\frac{G}{G{+G}_{动}}$进行分析．

解答 解：（1）由图可知，n=3，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数F=2.4N，
设物体被提升的高度为h，
拉力端移动的距离：
s=3h=3×8cm=24cm；
当提升G=6N的物体时，
W_有用=Gh=6N×0.08m=0.48J，
W_总=Fs=F×s=2.4N×0.24m=0.576J，
滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{0.48J}{0.576J}$×100%≈83.3%．
（2）若在用弹簧测力计静止时进行读数，则减小了一部分由于摩擦造成的额外功，因此得出的机械效率与实际值相比偏高；
（3）若增加物体的重，则所做的有用功增大，而额外功不变，所以有用功在总功所占的比例增大，所以滑轮组的机械效率增大．
4）若将此滑轮组换一种绕绳方法，动滑轮的重不变，不计摩擦及绳重，额定功的唯一来源是克服动滑轮的自重做的，W_额外=G_动h，W_有用=Gh，W_总=W_额外+W_有用
由η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Gh{+G}_{动}h}$=$\frac{G}{G{+G}_{动}}$可知，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率不变．
故答案为：（1）2.4；24；83.3%；  （2）偏大；（3）增大；（4）不变．

点评 本题测量滑轮组机械效率，考查测力计读数、效率的计算影响机械效率的因素．