Question

在做“测滑轮组机械效率”的实验中，使用如图所示的一个定滑轮和一个动滑轮，要求在实验过程中弹簧测力计牵着绳子的自由端匀速往上拉。

（1）在图甲中画出绳子的绕法；
（2）用刻度尺测得物体被提升的高度为20cm，用弹簧测力计测得物体重如图乙所示，弹簧测力计匀速拉绳子时受到绳子的拉力如图丙所示，则人的拉力做的功为多少？滑轮组的机械效率为多少？
（3）若滑轮组的各种摩擦都可忽略，用该装置提升一个重7.2N的物体，此时的机械效率又为多少？

Answer 1

分析：（1）组装滑轮组绕线时要求线绳自由端向上拉，因此画绕线时应从绳的自由端由外向内倒着画，直至画到固定端。（2）计算拉力做功和机械效率时，要明确测得的数据中有用功、总功对应的力和距离，即正确地找出G、h、F、s。拉力做功W_总=Fs，W_有=Gh，其中s=3h（分担物重的绳子段数是3）。（3）当提升的物重变化时，拉力的大小也改变了，因此总功不能再用原来的拉力计算。已知忽略滑轮组的各种摩擦，所以总功包括克服物重所做的有用功和克服滑轮重的额外功，额外功W_额=G_动h。则机械效率。
解析：（1）滑轮组绕线如丁图：

（2）由图乙、丙读出G=4.2N，F=2N，已知h=20cm=0.2m，s=3h=3×0.2m=0.6m
拉力做功W_总=Fs=2N×0.6m=1.2J，
有用功W_有=Gh=4.2N×0.2m=0.84J，

正确答案：（1）见解析；　（2）1.2J　　70%　　（3）80%