Question

如图，为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重4N：
（1）实验时要竖直向上______拉动弹簧测力计，拉力大小为1.6N，若弹簧测力计向上移动21cm，则钩码上升的高度为______cm，该滑轮组的机械效率为______．
（2）若仅增加钩码的个数，该滑轮组的机械效率将______（选填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）分析一下此滑轮组的机械效率小于100%的原因，请写出两条：______、______．

Answer 1

解：（1）①实验中测拉力时，应在动滑轮下挂上钩码，线绳的自由端挂在测力计的挂钩上，手握测力计面板使重物匀速上升；
②动滑轮被3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3倍，弹簧测力计向上移动21cm，则钩码上升的高度为7cm；
③有用功：W_有=Gh=4N×0.07m=0.28J，拉力做的总功：W_总=Fs=1.6N×0.21m=0.336J，因此滑轮组的机械效率为：η=×100%=×100%≈83.3%．
（2）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，则有用功占总功的比例增大，也就是机械效率变大．
（3）使用滑轮组的目的是提升物体到达一定高度，但是在提升物体时把动滑轮和绳子一起提了起来，另外还有绳子之间的摩擦，这些都是不需要又不得不做的额外功，因为有额外功的存在，滑轮组的机械效率总小于100%．
故答案为：（1）匀速、7、83.3%；
（2）增大；
（3）动滑轮重、绳重及摩擦．
分析：（1）①测力计不是匀速地移动会影响测力计读数的准确；
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计算滑轮组机械效率时，有用功W_有=Gh，总功W_总=Fs．
（2）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．
（3）机械效率小于100%，是因为有额外功的存在．
点评：（1）滑轮组的机械效率和物体重、动滑轮重有关，如果动滑轮重不变，物体越重，机械效率越高；如果物体重不变，动滑轮越重，机械效率越低．
（2）要提高滑轮组的机械效率，应尽量减小摩擦和机械本身重力的同时，最大限度的增加被提升物体的重力．