Question

如图所示是某实验小组“测滑轮组机械效率”的实验装置。

（1）实验中必须匀速提升钩码，此时有用功W_有=Gh。请根据功的计算公式W=FS推导出该表达式。

（2）第1次实验中使用该装置匀速提起1个钩码，第2次实验中使用该装置匀速提起4个钩码，高度相同。前后两次该滑轮组的机械效率是否相同？为什么？（不计摩擦和绳重，要求写出分析过程）

 

Answer 1

（1） 滑轮组对钩码所做的功为有用功（1分），令滑轮组对钩码的拉力为F₁，钩码上升高度为h，钩码重力为G，故：W_有=F₁h；

钩码匀速上升时处于平衡状态，故：F₁=G；（1分）

所以，在匀速提升钩码时，有用功W_有=Gh。（1分）

（2）第2次实验中的机械效率比第1次高（1分）。

由机械效率公式，第1次实验时的机械效率：η₁=W_有1/W_总1=Gh/（Gh+W_额外1）      （1分）

同理，第2次实验时的机械效率：η₂=W_有2/W_总2=4Gh/（4Gh+W_额外2）              （1分）

其中            W_额外1= W_额外2                                                                                       (1分)

所以            η₁<η₂

（说明：本题用文字说明的方法解答也可以）