Question

婷婷学校正在建造综合大楼，工地上的升降机频繁地将建筑材料运往高处，仔细观察升降机的主要构造，发现其关键装置是滑轮组，滑轮组的效率有多高呢？婷婷利用学习的实验室，与其它小组成员测量滑轮组的机械效率，如图所示，是他们的实验装置，实验中得到的数据如表所示．

实验次数物理量	l	2	3
钩码重G/N	4	4	6
钩码上升高度h/m	0.1	0.1	0.1
绳端拉力F/N	1.8	1.4	2.4
绳端移动距离s/m	0.3	0.5	0.3
机械效率η	74%	57%	83%

（1）实验原理是：

η=

Gh

Fs

．
（2）请将表格中的数据补充完整．
（3）在实验操作中

竖直向上匀速

拉动弹簧测力计．才能通过弹簧测力计准确读出拉力的大小．
（4）从表中数据可分析出实验1是用

甲

图做的实验．
（5）通过实验1和实验2的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率

越低

．
（6）比较实验次数

1、3

可得结论：使用同一套滑轮组，增大钩码的重力可以提高滑轮组的机械效率．
（7）滑轮组的机械效率可能还与其它因素有关，请你作出恰当的猜想：

摩擦和绳子的重力

．

Answer 1

分析：（1）机械效率是指有用功与总功的比值，根据W=Gh求出有用功，根据W=Fs求出总功，带入效率公式即可得出实验的原理．
（2）根据η=

Gh

Fs

及其变形时求出机械效率和拉力的大小．
（3）实验中要匀速拉动弹簧测力计，这样示数才与拉力相同，并有利于准确读数．
（4）根据s=nh求出绳子的有效股数，再确定实验1、2、3所用的实验装置．
（5）实验1和实验2，用不同的滑轮组，提升相同的重物，所做的有用功相同，动滑轮的个数越多，做的额外功越多，机械效率越低；
（6）实验1和实验3，使用同样的滑轮组，做的额外功相同；提起的物体越重，做的有用功越多，有用功占总功的比值越大，机械效率越大．
（7）影响机械效率的大小的因素一个关键是额外功，根据额外功产生的原因进行解答．

解答：解：（1）滑轮组的机械效率η=

W有

W总

=

Gh

Fs

，故实验的原理为η=

Gh

Fs

．
（2）第二次的效率η=

Gh

Fs

=

4N×0.1m

1.4N×0.5m

≈57%，
第三次η=

Gh

Fs

=

6N×0.1m

F×0.3m

=83%，解得F≈2.4N．
（3）实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计的，这样示数才会稳定，所读出的数值才等于拉力的大小．
（4）由实验1、3的数据可知，s=0.3m，h=0.1m，所以n=

s

h

=

0.3m

0.1m

=3，结合图可知是用甲实验装置进行的实验．
实验2的数据可知，s=0.5m，h=0.1m，所以n=

s

h

=

0.5m

0.1m

=5，结合图可知是用乙实验装置进行的实验．
（5）实验1和实验2比较，动滑轮个数增加，对动滑轮所做的额外功增大、总功增多，有用功占总功的比值减小，机械效率降低．由此可知：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越低；
（6）实验1和实验3，使用同样的滑轮组，做的额外功相同；提起的钩码越重，做的有用功越多，有用功占总功的比值越大，机械效率越大，由此可知：使用同一滑轮组，增大提升的物重，可以提高滑轮组的机械效率．
（7）机械效率表示有用功占总功的百分比，总功是有用功和额外功的总和；用滑轮组提起重物时，对重物做的功为有用功，克服动滑轮重力和绳子重力及摩擦做的功是额外功，所以滑轮组的机械效率可能还与摩擦和绳子的重力有关．
故答案为：（1）η=

Gh

Fs

；（2）57%；2.4；（3）竖直向上匀速；（4）甲；（5）越低；（6）1、3；（7）摩擦和绳子的重力．

点评：滑轮组的机械效率与物体重力、摩擦力、机械本身重力有关．要提高机械效率，应尽量减小摩擦和机械本身重力的同时，最大限度的增加被吊物体重力．