Question

小雪和小红在“测滑轮组机械效率”的实验中，一起组装好如图所示的实验装置，他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置．

钩码重（N）	弹簧测力计提升的高度（m）	有用功（J）	总功（J）	机械效率
2	0.4	0.2	0.2	100%

（1）小红

 

向上拉动弹簧测力计，使钩码升高，并由弹簧测力计读出拉力为0.5N，同时小雪用用刻度尺测出钩码提升的高度为0.1m，以上测量准确无误，其他被测物理量和计算的数据如下表：
（2）小雪和小红测得滑轮组的机械效率为100%，他们意识到出现了错误，请你帮助找出原因

 

．
（3）该滑轮组的机械效率实际为

 

．
（4）若提升的钩码重增加到6N，则该滑轮组的机械效率将

 

．（填变化情况）
（5）有同学想进一步探究滑轮组的机械效率是否与滑轮组中细绳的绕法有关．根据探究目的，他们先通过实验测算出如图（甲）所示的滑轮组的机械效率，请你在图（乙）中画出下一步实验所需的组装图．

Answer 1

分析：（1）测力计不是匀速地移动会造成测力计的读数不准确；
（2）滑轮组在使用中，动滑轮被几根绳子承担，拉力移动的距离就是物体和动滑轮移动距离的几倍；
（3）根据公式η=

W有用

W总

=

Gh

FS

可计算出机械效率；
（4）使用滑轮组时，做的额外功不变，增加钩码的重，增大了有用功，因此机械效率会变大；
（5）甲图中与动滑轮相连的绳子有2段，要研究与绳子绕法的关系，应控制其余条件不变，只改变绳子的绕法，画成与动滑轮相连的绳子为3段．

解答：解：（1）测量滑轮组的实验中应该竖直匀速拉动弹簧测力计；
（2）动滑轮被5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5倍，因此弹簧测力计提升的高度错了，应为0.5m；
（3）滑轮组的机械效率：η=

W有用

W总

=

Gh

FS

=

2N×0.1m

0.5N×0.5m

×100%=80%；
（4）使用滑轮组时，做的额外功不变，增加钩码的重，增大了有用功，因此机械效率会变大；
（5）与动滑轮相连的绳子段数为3段时，根据“奇动偶定”的原则绕线，绳子的起始端系在动滑轮的挂钩上．
故答案为：（1）匀速竖直；
（2）弹簧测力计提升的高度错了，应为0.5m；
（3）80%；
（4）增大；
（5）见下图：

点评：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．