Question

7．如图所示，在“测滑轮组机械效率”实验中，物体重为5.4N．
（1）实验时要竖直向上且匀速拉动弹簧测力计．若物体上升高度为10cm，此时弹簧测力计的示数如图所示，是2.4N，则拉力做的功为0.72J，滑轮组的机械效率是75%．
（2）若仅增加物体的重，该滑轮组的机械效率将增大（选填“增大”、“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）只有在匀速拉动时，弹簧测力计的示数才和拉力的大小相等；由图中滑轮组的结构可知承担物重的绳子股数n=3，重物上升h，则拉力端移动的距离s=3h，读出弹簧测力计的示数即拉力大小，又知道钩码总重，可以求出有用功、总功，根据机械效率的公式求滑轮组的机械效率．
（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．

解答 解：（1）在实验操作中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，这样弹簧测力计处于平衡状态，弹簧测力计的示数才反映了拉力的大小；
由图可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，弹簧测力计的示数为2.4N，
拉力做的有用功：
W_有=Gh=5.4N×0.1m=0.54J，
由图可知，n=3，则绳端移动的距离：
s=3h=3×0.1m=0.3m，
拉力做的总功：
W_总=Fs=2.4N×0.3m=0.72J，
滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{0.54J}{0.72J}$×100%=75%；
（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．
故答案为：（1）匀速；2.4；0.72；75%；（2）增大．

点评 （1）滑轮组的机械效率跟动滑轮的重、绳重、摩擦、提起物体的重有关，跟滑轮组的绕法、物体升高的距离等都没有关系．
（2）同一滑轮组，提起的物体越重，滑轮组的机械效率越高．