Question

小雪和小紅在“測滑輪組機械效率”的實驗中，一起組裝好如圖所示的實驗裝置，他們分別記下了鉤碼和彈簧測力計的位置．

鉤碼重（N）	彈簧測力計提升的高度（m）	有用功（J）	總功（J）	機械效率
2	0.4	0.2	0.2	100%

（1）小紅

 

向上拉動彈簧測力計，使鉤碼升高，并由彈簧測力計讀出拉力為0.5N，同時小雪用用刻度尺測出鉤碼提升的高度為0.1m，以上測量準確無誤，其他被測物理量和計算的數據如下表：
（2）小雪和小紅測得滑輪組的機械效率為100%，他們意識到出現了錯誤，請你幫助找出原因

 

．
（3）該滑輪組的機械效率實際為

 

．
（4）若提升的鉤碼重增加到6N，則該滑輪組的機械效率將

 

．（填變化情況）
（5）有同學想進一步探究滑輪組的機械效率是否與滑輪組中細繩的繞法有關．根據探究目的，他們先通過實驗測算出如圖（甲）所示的滑輪組的機械效率，請你在圖（乙）中畫出下一步實驗所需的組裝圖．

Answer 1

分析：（1）測力計不是勻速地移動會造成測力計的讀數不準確；
（2）滑輪組在使用中，動滑輪被幾根繩子承擔，拉力移動的距離就是物體和動滑輪移動距離的幾倍；
（3）根據公式η=

W有用

W總

=

Gh

FS

可計算出機械效率；
（4）使用滑輪組時，做的額外功不變，增加鉤碼的重，增大了有用功，因此機械效率會變大；
（5）甲圖中與動滑輪相連的繩子有2段，要研究與繩子繞法的關系，應控制其余條件不變，只改變繩子的繞法，畫成與動滑輪相連的繩子為3段．

解答：解：（1）測量滑輪組的實驗中應該豎直勻速拉動彈簧測力計；
（2）動滑輪被5根繩子承擔，拉力移動的距離就是物體和動滑輪移動距離的5倍，因此彈簧測力計提升的高度錯了，應為0.5m；
（3）滑輪組的機械效率：η=

W有用

W總

=

Gh

FS

=

2N×0.1m

0.5N×0.5m

×100%=80%；
（4）使用滑輪組時，做的額外功不變，增加鉤碼的重，增大了有用功，因此機械效率會變大；
（5）與動滑輪相連的繩子段數為3段時，根據“奇動偶定”的原則繞線，繩子的起始端系在動滑輪的掛鉤上．
故答案為：（1）勻速豎直；
（2）彈簧測力計提升的高度錯了，應為0.5m；
（3）80%；
（4）增大；
（5）見下圖：

點評：滑輪組的機械效率與物體重力、摩擦力、機械本身重力有關．要提高機械效率，應盡量減小摩擦和機械本身重力的同時，最大限度的增加被吊物體重力．