Question

【题目】用如图甲所示的装置探究滑轮组的机械效率η与动滑轮重G动的关系：（忽略绳重和摩擦）
（1）实验时，应竖直向下拉动弹簧测力计；
（2）若重物以0.1m/s的速度匀速上升，则弹簧测力计竖直向下移动的速度为m/s
（3）改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙所示的图象，分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 ．
（4）分析图象中的A点可知，被提升物体所受的重力为N．
（5）某同学想进一步探究滑轮组的机械效率η是否与承担动滑轮的绳子的段数有关，请在丙图中画出最省力的绳子的绕法．

Answer 1

【答案】
（1）匀速
（2）0.2
（3）低
（4）3
（5）解：某同学想进一步探究滑轮组的机械效率η是否与承担动滑轮的绳子的段数有关，原图中绳子的有效段数为2，因作用在绳子自由端的力F= ，当有效段数为3时，即为最省力的绳子的绕法，根据“偶定奇动”，绳子的一端先从动滑轮连起，如下所示：

【解析】解：（1）实验时，应匀速竖直向下拉动弹簧测力计，系统处于平衡状态，此时测力计示数才等于拉力的大小；（2）由图可在，绳子的有效段数为n=2，因绳子自由端移动的距离s与物体升高的高度h的关系为：s=nh，两边同除以时间t，则有v自=nv物 ， 故若重物以0.1m/s的速度匀速上升，则弹簧测力计竖直向下移动的速度为：v自=nv物=2×0.1m/s=0.2m/s；（3）改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙所示的图象，分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低；（4）分析图象中的A点可知，动滑轮的重G动=1N，对应的机械效率η=75%，设物体提升的高度为h，W有=Gh，因忽略绳重和摩擦，故额外功的唯一来源是克服动滑轮的重做的功，W额外=G动h，总功：
W总=W有+W额外=Gh+G动h，
机械效率η= = = ，即75%= ，故G=3N．
所以答案是：（1）匀速；（2）0.2；（3）低；（4）3；（5）如题图．