Question

在 测定滑轮组的机械效率的实验中．选用的滑轮每个重0.6N，每个钩码重2N，弹簧测力计的最大量程为2.5N．现挂3个钩码：
（1）要完成此实验最少需______个定滑轮，______个动滑轮．
（2）绳子自由端的拉力至少为______N．
（3）在实验中匀速拉动绳子时，弹簧测力计示数为2.5N，钩码升高10cm，则有用功为______J，总功为______J，机械效率为______．
（4）在实验中若被提升的物体重力一定，则适当______（填“增加”或“减小”）动滑轮个数，就越省力．滑轮组的机械效率就越______．

Answer 1

解：（1）3个钩码的重力G_物=2N×3=6N，弹簧测力计的最大量程为F=2.5N，不考虑动滑轮重力和绳子摩擦时，需要的绳子段数n===2.4，故要用三根绳子承担物重，当三根绳子承担物重时，至少要用1个定滑轮和1个动滑轮；如下图：

故答案为：1；1．
（2）因为滑轮组由3段绳子承担物重，由省力公式计算出绳子自由端的拉力
所以F===2.2N
故答案为：2.2．
（3）钩码升高10cm时，滑轮组做的有用功：W_有用=G_物h=6N×0.1m=0.6J
因为由3段绳子承担物重，所以s=3h=3×0.1m=0.3m；
∴总功：W_总=Fs=2.5N×0.3m=0.75J
机械效率：η==×100%=80%
故答案为：0.6；0.75；80%．
（4）被提升的物体重力一定，有用功是一定的；增加动滑轮个数时，承担物重的绳子股数会增加，会越省力，但是额外功增大，机械效率就降低．
故答案为：增加；低．
分析：（1）计算出钩码的总重力，比较弹簧测力计的最大拉力的关系得出由几根绳子承担物重，然后确定有定滑轮和动滑轮的个数．
（2）滑轮组绳子自由端的拉力与提升的物体重力、动滑轮重力以及与动滑轮相连的绳子段数之间的关系式是
F=，据此计算出绳子自由端的拉力．
（3）有用功是克服钩码的重力做的功，用公式W_有用=Gh计算；总功是拉力F做的功，用W_总=Fs计算，绳子自由端移动的距离与物体升高的高度之间的关系是S=nh；根据η=代入相关数据就可以计算出机械效率．
（4）被提升的物体重力一定，有用功是一定的；增加（或减小）动滑轮个数，就相当于增大（或减小）了额外功；根据机械效率的计算公式就能分析出机械效率的变化．
点评：此题是测量滑轮组的机械效率，主要考查了滑轮组的省力特点及滑轮组的组装，同时还考查了影响滑轮组机械效率的因素以及机械效率的计算．