Question

3．如图所示．在测定滑轮组机械效率的实验中．
（1）滑轮组所挂重物的质量为0.36kg，重物从原来图甲的位置被提升到图乙的位置，在提升过程中应使弹簧测力计竖直上升，弹簧测力计的示数如图所示．则滑轮组绳子自由端受到的拉力是2.4N，滑轮组的机械效率是50%．
（2）本实验中若增加运码的个数．滑轮组的机械效率变大（选填“变大”、“变小”或“不变”）
（3）某同学想到计算机械效率还可用η=$\frac{Gh}{（G+{G}_{动}）h}$，于是用弹簧测力计测得动滑轮重，代入上式计算出机械效率．你认为他的做法是否合理？不合理；你作出这样判断的理由是：没有考虑摩擦和绳重．

Answer 1

分析 （1）由图示弹簧测力计读出弹簧测力计的示数；
由图示求出物体上升的高度和拉力通过的距离，然后由效率公式求出效率；
（2）使用滑轮组时，做的额外功不变，增加钩码的个数，增大了有用功，因此机械效率会变大；
（3）要解决此题，需要知道额外功包括克服动滑轮重力和摩擦做的功，若忽略摩擦，则计算出的机械效率比实际效率要高．

解答 解：
（1）物体的重力为G=mg=0.36kg×10N/kg=3.6N；
由图2可知，弹簧测力计的示数是2.4N，滑轮组绳子自由端受到的拉力是2.4N；
由图1所示刻度尺可知，物体上升的高度h=10cm=0.1m，
滑轮组承重绳子的股数n=3，
绳子自由端移动的距离s=nh=3×0.1m=0.3m，
滑轮组的机械效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{3.6N×0.1m}{2.4N×0.3m}$×100%=50%；
（2）整个滑轮组保持不变，即额外功不变．因为对重物做的功为有用功，增加钩码的个数，即增大了有用功，机械效率就会增大；
（3）使用滑轮组时，所做的额外功包括克服动滑轮重力、绳重和摩擦做的功，若用公式还可η=$\frac{Gh}{（G+{G}_{动}）h}$计算，则忽略了摩擦和绳重，额外功偏小，所以机械效率偏高．
故答案为：（1）2.4；50；（2）变大；（3）不合理；没有考虑摩擦和绳重．

点评 此题是测量滑轮组的机械效率，其中考查了有关机械效率的计算，同时还考查了绳端移动距离与物体上升高度之间的关系．同时还考查了滑轮组机械效率的影响因素．