Question

（1）小明在“測滑輪組機械效率”的實驗中，用如圖甲所示的滑輪組進行了三次實驗，數據如下表：
①表中有一個數據的記錄是錯誤的，錯誤的數據是

18cm

②3次實驗中滑輪組的機械效率是

80%

③本次實驗得到的結論是：

同一滑輪組在提升相同的重物時，滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度無關．

實驗次數	物重G/N	物體上升的高度h/cm	測力計的示數F/N	測力計移動的距離s/cm
1	6	3	2.5	9
2	6	5	2.5	18
3	6	8	2.5	24

（2）小紅在小明實驗的基礎上利用圖乙也做了實驗，
①小紅的做法是為了探究

滑輪組的機械效率和拉力大小是否有關．

②當這兩位同學使用各自的滑輪組提升相同的重物時，若忽略繩重及摩擦，它們的機械效率

相同

（選填“相同”或“不相同”），得到的結論是：

若忽略繩重及摩擦，在動滑輪重和物重相同的情況下，滑輪組的機械效率與拉力大小無關

．

Answer 1

分析：（1）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，計算滑輪組機械效率時，關鍵是找準有用功和總功；
（2）滑輪組繩子自由端的拉力F=

1

n

G，由甲乙兩圖可以看出繩子的股數不同，所以其省力情況也就不同；計算滑輪組的機械效率時，若忽略繩重及摩擦，則額外功就是提升動滑輪所做的功．

解答：解：（1）①圖甲中的滑輪組由3段繩子承擔物重，故n=3，根據s=nh可知第2次實驗中的彈簧測力計移動的距離測量錯誤，應該為s₂=3h₂=3×5cm=15cm，故18cm錯誤；
②第1次實驗測得滑輪組的機械效率：
η₁=

W有用

W總

=

G1h1

F1s

=

G1h1

F13h1

=

G1

F1×3

=

6N

3×2.5N

=80%；
第2次實驗測得滑輪組的機械效率：
η₂=

W有用

W總

=

G2h2

F2×3h2

=

G2

F2×3

=

6N

3×2.5N

=80%；
同理第3次實驗測得滑輪組的機械效率也是80%；
所以3次實驗中滑輪組的機械效率都是80%．
③分析表中3次實驗數據可以看出，雖然3次實驗中提升鉤碼的高度不同，但是其機械效率是相同的，由此得出：同一滑輪組在提升相同的重物時，滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度無關；
（2）①小紅的做法改變了繩子的股數，因此其省力情況就隨著改變了，小明實驗中拉力F=

1

3

G，而小紅的拉力F=

1

2

G，動滑輪的個數相同，物重相同，所以小紅的做法是為了探究：滑輪組的機械效率和拉力大小是否有關．
②當這兩位同學使用各自的滑輪組提升相同的重物時，若忽略繩重及摩擦，他們做的有用功相同，額外功也一樣，因此總功相同，也就是機械效率相同；
因此得到的結論是：若忽略繩重及摩擦，在動滑輪重和物重相同的情況下，滑輪組的機械效率與拉力大小無關．
故答案為：（1）①18cm；②80%；③同一滑輪組在提升相同的重物時，滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度無關；
（2）①滑輪組的機械效率和拉力大小是否有關；②相同；若忽略繩重及摩擦，在動滑輪重和物重相同的情況下，滑輪組的機械效率與拉力大小無關．

點評：（1）滑輪組的機械效率和物體重、動滑輪重有關，如果動滑輪重不變，物體越重，機械效率越高；如果物體重不變，動滑輪越重，機械效率越低．
（2）要是考慮繩重和摩擦力的話，繩重和動滑輪重都屬于機械本身重力，摩擦力越大也會使吊起同樣重的物體時使用的拉力越大，使機械效率降低，總的說，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．