Question

如图所示为“测量滑轮组机械效率”的实验装置，钩码总重6N，弹簧测力计竖直向上匀速拉动细绳时的示数如图所示，若钩码在3s内上升0.3m．（摩擦不计）
求：
（1）由图可知，实验时弹簧测力计对细绳的拉力为多大？
（2）弹簧测力计拉力做功的功率为多大？
（3）该滑轮组的机械效率为多大？
（4）若在原来的钩码下再增挂两个钩码，该滑轮组的机械效率将如何变化？

Answer 1

分析：（1）由图知，首先明确弹簧测力计的量程和分度值，再读出其示数，弹簧测力计的示数即为拉力大小；
（2）拉力移动的距离s=nh，已知拉力的大小，先求拉力做的总功W，再利用功率的公式P=

W

t

计算功率；
（3）已知钩码重力和上升高度，可以得到有用功；求出了有用功和总功，利用机械效率公式η=

W有用

W总

计算机械效率；
（4）再增挂两个钩码时，额外功不变，改变的是有用功，利用机械效率公式分析即可得知改变了有用功在总功中的比例．

解答：已知：钩码总重G=6N，上升高度h=0.3m，时间t=3s，n=3
求：（1）拉力F=？；（2）拉力做功的功率P=？；（3）滑轮组的机械效率η=？
解：（1）图中弹簧测力计的分度值为0.2N，则其示数为2.4N，即拉力为F=2.4N；
（2）拉力移动距离s=nh=3×0.3m=0.9m，
拉力做的总功为W_总=Fs=2.4N×0.9m=2.16J；
拉力的功率为P=

W总

t

=

2.16J

3s

=0.72W；
（3）拉力做的有用功为W_有用=Gh=6N×0.3m=1.8J；
滑轮组机械效率为η=

W有用

W总

×100%=

1.8J

2.16J

×100%≈83.3%；
（4）由机械效率公式η=

W有用

W有用+W额

可知，在原来的钩码下再增挂两个钩码，相当于增加了有用功而额外功不变，有用功与总功的比值增大，所以机械效率增加．
答：（1）弹簧测力计对细绳的拉力为2.4N；
（2）弹簧测力计拉力做功的功率为0.72W；
（3）该滑轮组的机械效率为83.3%；
（4）在原来的钩码下再增挂两个钩码，该滑轮组的机械效率将增加．

点评：不考虑摩擦，滑轮组的机械效率与物重和动滑轮重有关：在动滑轮重一定时，提升物重越大，机械效率越高；在提升物重一定时，动滑轮重越小，机械效率越大．