Question

（2012?如东县一模）小明和小华在“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，已知物块所受重力为9.6N，弹簧测力计的量程为0～10N．（不计绳重和摩擦）．
（1）小明向上

匀速直线

拉动弹簧测力计，使物块升高，并由弹簧测力计读出拉力为 4.0N，同时小华用刻度尺测出物块上升的高度为0.1m，弹簧测力计移动的距离为0.3m，由此可测得此时滑轮组的机械效率为

80

%．
（2）若增大物块重力，则该滑轮组的机械效率将变大，最大机械效率为

92

%．
（3）为了研究弹簧测力计的原理，小明找来不同的两根弹簧，用相同的力分别拉弹簧时，发现弹簧伸长量不同．
①请你猜想影响弹簧伸长量的因素可能是

弹簧的长度

（写出一个影响因素）．
②为了验证你的猜想，简要的做法是

选取两跟长度不同而其他因素相同的弹簧，用相同的拉力拉，观察弹簧的伸长量

．

Answer 1

分析：（1）利用二力平衡的条件可知，只有让钩码匀速上升，此时滑轮对钩码的拉力的大小才会等于钩码的重力，测力计的示数才等于拉力的大小；根据W=Gh求出有用功，根据W=FS求出总功，利用效率公式求出此时滑轮组的机械效率，总功和有用功之差即为额外功．
（2）在不计绳重和摩擦时，动滑轮重力做的功即为额外功，同一滑轮组提升不同的物体上升相同的高度时所做的额外功相等；由题意可知当用F=10N的力移动的距离为0.3m时，拉滑轮组时做的总功最多，根据额外功不变求出有用功，利用效率公式求出最大机械效率．
（3）根据生活经验可知，弹簧的伸长量可能与弹簧的长度、弹簧的粗细、弹簧的材质等有关，在研究弹簧测力计的原理时要采用控制变量法．

解答：解：（1）只有让钩码匀速上升，此时滑轮对钩码的拉力的大小才会等于钩码的重力，测力计的示数才等于拉力的大小；
滑轮组做的有用功W_有=Gh=9.6N×0.1m=0.96J，
拉力做的总功W_总=FS=4.0N×0.3m=1.2J，
滑轮组的机械效率η=

W有

W总

=

0.96J

1.2J

=80%，
额外功W_额=W_总-W_有=1.2J-0.96J=0.24J．
（2）当用F=10N的力移动的距离为0.3m时，
拉力做的总功W_总=FS=10N×0.3m=3J，
因此时的额外功不变，
所以W_有=W_总-W_额=3J-0.24J=2.76J，
最大机械效率为η=

W有

W总

=

2.76J

3J

=92%．
（3）①猜想：弹簧的长度（弹簧的粗细、弹簧的材质等）（合理即可）
②验证猜想的简单做法：选取两跟长度不同而其他因素相同的弹簧，用相同的拉力拉，观察弹簧的伸长量．
故答案为：（1）匀速直线；80；（2）92；（3）①弹簧的长度（弹簧的粗细、弹簧的材质等）（合理即可）②选取两跟长度不同而其他因素相同的弹簧，用相同的拉力拉，观察弹簧的伸长量

点评：本题考查了探究测滑轮组机械效率的实验和探究弹簧测力计的原理的实验，涉及的知识点较多，综合性强，关键是知道在不计绳重和摩擦时，动滑轮重力做的功即为额外功．