Question

10．如图是测定滑轮组机械效率时所用的滑轮，若使绳端的拉力沿向上的方向
（1）请在图中画出该滑轮组的绳子绕法．
（2）完善下列实验步骤：
A．按组装图把实验器材装配好
B．用弹簧秤测量出重物的重力
C．在动滑轮下面挂上重物，并分别记下重物和弹簧秤的位置
D．竖直匀速拉弹簧秤，使重物上升一段距离，读出弹簧测力计示数；
E．用刻度尺分别量出重物上升的距离和绳的自由端弹簧测力计移动的距离
F．由测得的数据，根据实验原理η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%，求出滑轮组的机械效率
（3）在这个实验中，若物重4N，重物上升了0.1m，弹簧秤示数为2N，请计算该滑轮组的机械效率η=66.7%．
（4）你能分析一下效率不是100%的原因吗？请你试着写出两条：机械本身的重力及其摩擦等、动滑轮自重不能忽略．

Answer 1

分析 （1）若使绳端的拉力沿向上的方向，必须使绳子的股数为3股；
（2）当在用弹簧测力计时，只有在匀速拉动时，拉力的大小才是不变的；弹簧测力计的示数是不变的，才能快速准确测出拉力的大小；用刻度尺主要测量的就是钩码上升的距离与绳端移动的距离．
（3）根据滑轮组的机械效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%；W_有用=Gh，而W_总=Fs．
（4）任何机械本身都受到重力作用，相对运动的零件间又不可避免地存在着摩擦等阻力，所以额外功是不可避免的．

解答 解：（1）此时绳端的拉力方向是向上的，如图所示：

（2）D、为了更加准确的测出拉力的大小，减小实验误差，必须竖直匀速拉动弹簧测力计，
E、为了计算机械效率，必须用刻度尺分别量出重物上升的距离及绳的自由端弹簧测力计移动的距离，
F、根据滑轮组的机械效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%，实验原理为η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%；
（3）已知重物上升了0.1m，则绳自由端移动的距离为0.3m，
由机械效率公式得出：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{4N×0.1m}{2N×0.3m}$≈66.7%；
（4）因为机械在运动时都有额外功，如：机械本身的重力及其摩擦等，动滑轮自重不能忽略、滑轮与轴之间存在摩擦等．
故答案为：（1）如上图；（2）D、竖直匀速；弹簧测力计示数；E、重物上升的距离；绳的自由端弹簧测力计；F、η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%；（3）66.7%；（4）机械本身的重力及其摩擦等；动滑轮自重不能忽略．

点评 本题不光考查了滑轮组实验中的注意事项，同时也考查了滑轮组的作图及其机械效率的计算．