Question

20．如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6N．　　　　　
（1）实验时竖直向上匀速拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为2.4N．
（2）若钩码上升的高度为10cm，则有用功是0.6J，该滑轮组的机械效率为83.3%．
（3）若仅增加钩码的质量，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）①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；
②弹簧测力计的读数：明确每一个大格和每一个小格代表的示数．
③有用功等于钩码重力和钩码上升高度的乘积，即W_有用=Gh；总功等于拉力和绳端移动距离的乘积，即W_总=FS，由图可知，用来承重动滑轮的绳子段数为3段，所以绳子移动的距离为物体上升高度的3倍，即S=3h；机械效率等于有用功和总功的比值，即η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$．
（3）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）在操作时应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，弹簧测力计示数不变，便于读数；同时，测力计的示数才反映了拉动物体过程中拉力的大小．
该弹簧测力计每一个大格代表1N，每一个小格代表0.2N，图中弹簧测力计的示数为2.4N．
（2）W_有=Gh=6N×0.1m=0.6J
因为重物有3段绳子承担，所以s=3h=3×0.1m=0.3m，
总功：W_总=Fs=2.4N×0.3m=0.72J；
滑轮组的机械效率为：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{0.6J}{0.72J}$×100%≈83.3%；
（3）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，增加钩码的质量，即增大了有用功，机械效率就会增大．
故答案为：（1）匀速；2.4；（2）0.6；83.3%；（3）增大．

点评 （1）滑轮组做的有用功是提升物体重力做的功，额外功是克服动滑轮重力和绳子重力及摩擦做的功，总功是拉力做的功，机械效率等于有用功和总功的比值．
（2）滑轮组的机械效率与提升物体的物重有关，同一滑轮组，提升物体重力越大，机械效率越大．