Question

18．小雪和小红在“测滑轮组机械效率”的实验中，一起组装好如图1所示的实验装置，他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置．
（1）小红匀速竖直向上拉动弹簧测力计，使钩码升高，并由弹簧测力计读出拉力为0.5N，同时小雪用用刻度尺测出钩码提升的高度为0.1m，以上测量准确，其他被测物理量和计算的数据如表：

钩码重（N）	弹簧测力计提升的高度（m）	有用功（J）	总功（J）	机械效率
2	0.4	0.2	0.2	100%

（2）小雪和小红测得滑轮组的机械效率为100%，他们意识到出现了错误，请你帮助找出原因弹簧测力计提升的高度错了，应为0.5m．
（3）请你计算出该滑轮组的机械效率．
（4）若提升的钩码重增加到6N，则该滑轮组的机械效率将增大．（填“变大”“变小”“不变”）
（5）有同学想进一步探究滑轮组的机械效率是否与 滑轮组中细绳的绕法有关．根据探究目的，他们先通过实验测算出如图2（甲）所示的滑轮组的机械效率，请你在图2（乙）中画出下一步实验所需的组装图，改变了绕线方式，该滑轮组的机械效率将不变．（填“变大”“变小”“不变”）．

Answer 1

分析 （1）测力计不是匀速地移动会造成测力计的读数不准确；
（2）滑轮组在使用中，动滑轮被几根绳子承担，拉力移动的距离就是物体和动滑轮移动距离的几倍；
（3）根据公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$可计算出机械效率；
（4）使用滑轮组时，做的额外功不变，增加钩码的重，增大了有用功，因此机械效率会变大；
（5）甲图中与动滑轮相连的绳子有2段，要研究与绳子绕法的关系，应控制其余条件不变，只改变绳子的绕法，画成与动滑轮相连的绳子为3段；
计算滑轮组的机械效率时，若忽略绳重及摩擦，则额外功就是提升动滑轮所做的功，根据有用功占总功的百分比判断滑轮组机械效率的变化．

解答 解：
（1）测量滑轮组的实验中应该竖直匀速拉动弹簧测力计；
（2）动滑轮被5根绳子承担，拉力移动的距离就是物体和动滑轮移动距离的5倍，因此弹簧测力计提升的高度错了，应为0.5m；
（3）滑轮组的机械效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{2N×0.1m}{0.5N×0.5m}$×100%=80%；
（4）使用滑轮组时，做的额外功不变，增加钩码的重，增大了有用功，因此机械效率会变大；
（5）与动滑轮相连的绳子段数为3段时，根据“奇动偶定”的原则绕线，绳子的起始端系在动滑轮的挂钩上；如图所示：

当使用这两个的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，他们做的有用功相同，额外功也一样，因此总功相同，也就是机械效率相同．
故答案为：（1）匀速竖直；（2）弹簧测力计提升的高度错了，应为0.5m；（3）80%；（4）增大；（5）见上图；不变．

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．