题目内容

6.测滑轮组的机械效率,先用调节好的天平测动滑轮的质量为20g,然后照图那样安装好滑轮组,记下钩码及弹簧秤的位置,拉动弹簧秤使重为G的钩码升高,读出弹簧秤的示数F,用刻度尺分别测出钩码提升的高度h和弹簧秤移动的距离s,记录数据.若g=10N/kg,则:
(1)动滑轮的重G=0.2N.Fs表示的是总功.
(2)使钩码升高的过程中应向上匀速拉动弹簧秤;不考虑绳子的伸长:S=3h.
(3)用式子η=$\frac{Gh}{(mg+G)h}$计算机械效率的条件是不计绳重及摩擦.它比用η=$\frac{Gh}{FS}$计算出的结果偏大(填“偏大”、“相同”或“偏小”).
(4)保持此装置不变,将提升的钩码增加2G,滑轮组的机械效率将增大(填:“增大”“不变”或“减小”)

分析 (1)①根据G=mg计算动滑轮的重力;
②克服物体重力做的功是有用功,绳子自由端拉力做的功是总功.
(2)①利用二力的平衡知识可知,只有竖直匀速拉动弹簧秤时,弹簧秤的示数才等于拉力的大小;
②绳子自由端移动的距离等于物体升高的高度和绳子段数的成绩,即s=nh.
(3)η=$\frac{Gh}{(mg+G)h}$只考虑动滑轮的重,没有考虑绳重和摩擦;η=$\frac{Gh}{Fs}$同时考虑到动滑轮重、绳重、摩擦,有用功不变,后者总功增大,所以后者机械效率偏小.
(4)滑轮组一定时,增大提升物体的重,有用功在总功中比值增大,机械效率增大.

解答 解:(1)①由题意得,动滑轮的重力G=mg=20×10-3kg×10N/kg=0.2N;
②F指的是绳子自由端的拉力,s是弹簧秤移动的距离,因此Fs是弹簧测力计拉力做的功,属于总功.
(2)①只有让钩码匀速上升,此时滑轮对钩码的拉力的大小才会等于钩码的重力,测力计的示数才等于拉力的大小;
②由图知,n=3,则s=3h.
(3)η=$\frac{Gh}{(mg+G)h}$,总功等于提升动滑轮和重物做的功,条件:不考虑绳重和摩擦;
η=$\frac{Gh}{Fs}$,同时考虑到动滑轮重、绳重、摩擦;
两个公式中,提起物体时有用功相同,根据η=$\frac{Gh}{(mg+G)h}$计算时总功偏小,机械效率偏大.
(4)同一滑轮组提起钩码的重增加,额外功几乎不变,有用功在总功的比值增大,所以同一滑轮组提起的物体越重,机械效率越高.
故答案为:(1)0.2;总;
(2)匀速;3;
(3)不计绳重及摩擦;偏大;
(4)增大.

点评 滑轮组的机械效率跟提起物体的重力、绳重、摩擦、动滑轮重有关,跟物体升高的距离、提起的速度没有关系,计算时要注意条件;滑轮组一定时,增大提升物体的重,有用功在总功中比值增大,机械效率升高.

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