Question

在“测滑轮组机械效率”的实验中（均不计绳重和摩擦），小明用同一滑轮组进行了两次实验，部分实验数据如下表所示：

序号	钩码重G/N	钩码上升的高度h/cm	弹簧测力计的示数F/N	弹簧测力计移动的距离S/cm
1	3	5	2	15
2	6	5		15

1据小明的实验数据在图中用笔画线代替细绳组装滑轮组．
（2）第一次实验中测得滑轮组的机械效率为________．
（3）请将表格中空格处的数据补充完整．
（4）若绕滑轮组的细绳能承受的最大拉力为10N，则该滑轮组效率最高可达________．

Answer 1

解：（1）钩码移动5cm，弹簧测力计移动15cm，所以钩码和动滑轮有三段绳子承担，滑轮组绕法如图．
（2）W_有=Gh=3N×0.05m=0.15J．
W_总=Fs=2N×0.15m=0.3J．
η===50%．
（3）进行第一次实验时，额外功：W_额=W_总-W_有=0.3J-0.15J=0.15J．
动滑轮重：G_动===3N．
钩码和动滑轮有三段绳子承担，
当滑轮组提起6N钩码时，弹簧测力计的示数为：F'=（G'+G_动）=（6N+3N）=3N．
（4）当绳子最大拉力是10N时，钩码和动滑轮在重：G''+G_动=3F'=3×10N=30N．
所以提起的钩码最大重力：G''=30N-3N=27N．
所以最大机械效率：η'======90%．
故答案为：（1）如上图；（2）50%；（3）3；（4）90%．
分析：知道物体和弹簧测力计移动的距离，求出绳子的段数，根据绳子的段数求出滑轮组的绕法．
知道钩码的重力、钩码升高的高度、弹簧测力计的示数、弹簧测力计移动的距离，求出有用功、总功、机械效率．
根据第一次的有用功、总功、求出额外功，求出动滑轮的重力．根据物体和动滑轮三段绳子承担，求出弹簧测力计示数．
当绳子承担的最大拉力是10N时，求出物体和动滑轮的重力，求出有用功、总功、机械效率．
点评：根据第一次实验数据求出动滑轮在重是本题的关键．
对于滑轮组的问题在不考虑摩擦和绳重时，计算总功有两种方法：W_总=Fs；W_总=（G+G_动）h．