Question

（2012?福州模拟）小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表：

次 数	物重 G/N	物体上升 的高度h	有用 功J	测力计 拉力F	测力计移 动距离s	总功 J	机械 效率
1	6	3cm	0.18	2.5N	9cm	0.225	80%
2	6	6cm	0.36	2.5N	14cm	0.35
3	8	10cm		3.2N	30cm	0.96

（1）分析表中数据，回答以下问题：
①表中有

14cm和0.35

数据的记录是错误的，判断的理由是

绳子的有效股数为3，总功一定大于有用功

；
②第3次实验中滑轮组的机械效率是

83.3%

；
③第1、3两次实验的结论是使用同样的滑轮组，滑轮组机械效率与

物重

有关．
（2）小红在小明实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验，如图乙所示．
①小红多使用一个滑轮，目的是为了改变

用力的方向

；
②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率

相同

（选填“相同”或“不相同”），理由是：

额外功和有用功都相同

．

Answer 1

分析：（1）①由实验装置可知绳子的有效股数，根据S=nh可知测力计移动的距离与物体上升的高度的关系，总功等于有用功和额外功之和，且有用功一定小于额外功；
②根据W=Gh求出有用功，根据η=

W有

W总

求出第2次和第3次实验数据求出滑轮组的机械效率；
③分析第1次和第2次的实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体移动的距离无关，然后分析第1、3两次实验的数据物体的重力和机械效率的关系即可得出答案；
（2）①由实验装置可知，小红多使用一个滑轮的目的；
②计算滑轮组的机械效率时，若忽略绳重及摩擦，则额外功就是提升动滑轮所做的功．

解答：解：（1）①动滑轮被3根绳子承担，拉力移动的距离就是物体和动滑轮移动距离的3倍，因此第2组中14cm应为18cm，
此时总功W_总=FS=2.5N×0.18m=0.45J，即0.35J应为0.45J；
②第2次实验中滑轮组的机械效率：η=

W有

W总

=

0.36J

0.45J

=80%，
第3次实验中滑轮组的机械效率η=

W有

W总

=

FS

W总

=

8N×0.1m

0.96J

≈83.3%；
③分析第1次和第2次的实验数据可知，使用同样的滑轮组，滑轮组的机械效率与物体上的距离无关；
分析表格中的第1、3两次实验数据的物重和机械效率可知，使用同样的滑轮组，物体越重，机械效率越高，即滑轮组机械效率与物重有关．
（2）①由实验装置可知，小红多使用一个定滑轮的作用是改变力的方向；
②这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，他们做的有用功相同，额外功也一样，因此总功相同，也就是机械效率不变．
故答案：（1）①14cm和0.35；绳子的有效股数为3，总功一定大于有用功；②83.3%；③物重；（2）①力的方向；②相同；额外功和有用功都相同．

点评：滑轮组的机械效率和物体重、动滑轮重有关，如果动滑轮重不变，物体越重，机械效率越高；如果物体重不变，动滑轮越重，机械效率越低．
要是考虑绳重和摩擦力的话，绳重和动滑轮重都属于机械本身重力，摩擦力越大也会使吊起同样重的物体时使用的拉力越大，使机械效率降低，总的说，滑轮组的机械效率与物体重力、摩擦力、机械本身重力有关．要提高机械效率，应尽量减小摩擦和机械本身重力的同时，最大限度的增加被吊物体重力．