题目内容

在“测定滑轮组的机械效率”的实验中,使用如图所示的定滑轮和动滑轮.被拉起的钩码重2N,作用在绳子自由端的实际拉力为0.8N,绳子自由端移动的距离为0.3m,钩码升高的距离为0.1m.根据测量数据可知:
(1)对滑轮组做的总功是______J.
(2)滑轮组做的有用功是______J.
(3)该滑轮组的机械效率是______.
(4)在图中画出实验时滑轮组上绳子的绕法,并用箭头标出拉力F的方向.

【答案】分析:(1)滑轮组绳子末端拉力做的功称为总功,用W总=FS计算;
(2)滑轮组克服被提升物体重力做的功称为有用功,用W有用=Gh计算;
(3)机械效率等于有用功和总功的比值,用η=×100%求出;
(4)物体被提高的高度为h,绳子末端移动的距离为S,则S=nh,求出绳子段数n后,按“奇动偶定”的原则绕线.
解答:解:(1)作用在绳子自由端的实际拉力为0.8N,绳子自由端移动的距离为0.3m,
∴总功为W总=FS=0.8N×0.3m=0.24J
答:对滑轮组做的总功是0.24J.
(2)被拉起的钩码重2N,钩码升高的距离为0.1m,
∴有用功为W有用=Gh=2N×0.1m=0.2J
答:滑轮组做的有用功是0.2J.
(3)根据有用功和总功,计算机械效率
∴机械效率为η=×100%=×100%=83.3%
答:该滑轮组的机械效率是83.3%.
(4)绳子自由端移动的距离为0.3m,钩码升高的距离为0.1m,
∴与动滑轮相连的绳子段数为:n===3
3为奇数,所以绳子起始端要系在动滑轮的挂钩上,然后往定滑轮的边框开始绕线,如下图所示.
答:滑轮组绳子绕线如下图:

点评:(1)滑轮组做的有用功是提升物体重力做的功,额外功是克服动滑轮重力和绳子重力及摩擦做的功,总功是拉力做的功,机械效率等于有用功和总功的比值;
(2)“n”表示承担物重的绳子股数,是与动滑轮相连的绳子的股数,包括连在动滑轮的挂钩(或边框)及从动滑轮引出的拉绳的自由端,如“n”是奇数,从动滑轮挂钩连起;如“n”是偶数,从定滑轮挂钩连起,简称“奇动偶定”.
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