Question

15．如图示是同学们用来测滑轮组机械效率的实验装置．
（1）如果钩码总重5.0N，每个滑轮重0.7N，不计绳重与摩擦，则钩码静止时，拉力是1.9N．
（2）为了准确测出滑轮组的机械效率，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计使钩码上升．
（3）如表是某同学测图所示滑轮组机械效率的实验记录，请你帮他完成未填写的实验数据．

项    目	钩码重 G/N	拉力 F/N	钩码上升 的高度h/cm	弹簧测力计移动的距离s/cm	有用功 W有/J	总功 W总/J	机械效率 η
实验数据	5.0	2.5	10

Answer 1

分析 （1）不计绳重和摩擦时，根据滑轮组的省力公式F=$\frac{{G}_{物}+{G}_{动}}{n}$计算拉力的大小；
（2）根据二力平衡的知识，物体做匀速直线运动时，受到的力是平衡力；
（3）弹簧测力计移动的距离S和钩码上升的高度h的关系是S=nh，有用功等于钩码重和上升高度的乘积，总功等于弹簧测力计拉力和移动距离的乘积，机械效率等于有用功和总功的比值．

解答 解：（1）与动滑轮相连的绳子有3段，根据省力公式，所以弹簧测力计的拉力F=$\frac{{G}_{物}+{G}_{动}}{n}$=$\frac{5.0N+0.7N}{3}$=1.9N；
（2）实验中研究的是绳子拉力，只有钩码匀速上升时，受到平衡力的作用，弹簧测力计的示数才等于绳子的拉力；
（3）①钩码上升的高度h=10cm，根据弹簧测力计移动的距离s和钩码上升的高度h的关系，
所以弹簧测力计移动的距离s=nh=3×10cm=30cm；
②有用功等于钩码重和上升高度的乘积，则有用功：W_有用=Gh=5.0N×0.1m=0.5J；
③总功等于弹簧测力计拉力和移动距离的乘积，
总功：W_总=Fs=2.5N×0.3m=0.75J；
④机械效率等于有用功和总功的比值，η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{0.5J}{0.75J}$×100%≈66.7%．
故答案为：（1）1.9；（2）匀速；（3）30；0.5；0.75；66.7%．

点评 （1）根据滑轮组机械效率计算公式η=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{Fnh}$=$\frac{G}{nF}$，实际计算时，也可以用η=$\frac{G}{nF}$计算滑轮组机械效率的大小；
（2）同一滑轮组机械效率不是固定不变的，提升物体越重，机械效率越大．