Question

（2012?如東縣一模）小明和小華在“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，已知物塊所受重力為9.6N，彈簧測力計的量程為0～10N．（不計繩重和摩擦）．
（1）小明向上

勻速直線

拉動彈簧測力計，使物塊升高，并由彈簧測力計讀出拉力為 4.0N，同時小華用刻度尺測出物塊上升的高度為0.1m，彈簧測力計移動的距離為0.3m，由此可測得此時滑輪組的機械效率為

80

%．
（2）若增大物塊重力，則該滑輪組的機械效率將變大，最大機械效率為

92

%．
（3）為了研究彈簧測力計的原理，小明找來不同的兩根彈簧，用相同的力分別拉彈簧時，發現彈簧伸長量不同．
①請你猜想影響彈簧伸長量的因素可能是

彈簧的長度

（寫出一個影響因素）．
②為了驗證你的猜想，簡要的做法是

選取兩跟長度不同而其他因素相同的彈簧，用相同的拉力拉，觀察彈簧的伸長量

．

Answer 1

分析：（1）利用二力平衡的條件可知，只有讓鉤碼勻速上升，此時滑輪對鉤碼的拉力的大小才會等于鉤碼的重力，測力計的示數才等于拉力的大小；根據W=Gh求出有用功，根據W=FS求出總功，利用效率公式求出此時滑輪組的機械效率，總功和有用功之差即為額外功．
（2）在不計繩重和摩擦時，動滑輪重力做的功即為額外功，同一滑輪組提升不同的物體上升相同的高度時所做的額外功相等；由題意可知當用F=10N的力移動的距離為0.3m時，拉滑輪組時做的總功最多，根據額外功不變求出有用功，利用效率公式求出最大機械效率．
（3）根據生活經驗可知，彈簧的伸長量可能與彈簧的長度、彈簧的粗細、彈簧的材質等有關，在研究彈簧測力計的原理時要采用控制變量法．

解答：解：（1）只有讓鉤碼勻速上升，此時滑輪對鉤碼的拉力的大小才會等于鉤碼的重力，測力計的示數才等于拉力的大小；
滑輪組做的有用功W_有=Gh=9.6N×0.1m=0.96J，
拉力做的總功W_總=FS=4.0N×0.3m=1.2J，
滑輪組的機械效率η=

W有

W總

=

0.96J

1.2J

=80%，
額外功W_額=W_總-W_有=1.2J-0.96J=0.24J．
（2）當用F=10N的力移動的距離為0.3m時，
拉力做的總功W_總=FS=10N×0.3m=3J，
因此時的額外功不變，
所以W_有=W_總-W_額=3J-0.24J=2.76J，
最大機械效率為η=

W有

W總

=

2.76J

3J

=92%．
（3）①猜想：彈簧的長度（彈簧的粗細、彈簧的材質等）（合理即可）
②驗證猜想的簡單做法：選取兩跟長度不同而其他因素相同的彈簧，用相同的拉力拉，觀察彈簧的伸長量．
故答案為：（1）勻速直線；80；（2）92；（3）①彈簧的長度（彈簧的粗細、彈簧的材質等）（合理即可）②選取兩跟長度不同而其他因素相同的彈簧，用相同的拉力拉，觀察彈簧的伸長量

點評：本題考查了探究測滑輪組機械效率的實驗和探究彈簧測力計的原理的實驗，涉及的知識點較多，綜合性強，關鍵是知道在不計繩重和摩擦時，動滑輪重力做的功即為額外功．