Question

某學(xué)生在做“測(cè)定滑輪組機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)時(shí)，記錄情況如下表格：

滑輪使用	鉤碼重（N）	鉤碼升高（m）	彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)（N）	繩自由端移動(dòng)距離（m）	機(jī)械效率（η）
一定一動(dòng)	1	0.1	0.4	0.3

（1）在表格內(nèi)填入機(jī)械效率的計(jì)算式及計(jì)算結(jié)果．
（2）在圖中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)時(shí)細(xì)線(xiàn)的纏繞方式．

（3）若改用二個(gè)動(dòng)滑輪二個(gè)定滑輪來(lái)提升原來(lái)的重物，則彈簧秤上示數(shù)將

 

（選填“變大、變小、不變”），此時(shí)滑輪組機(jī)械效率將

 

，其原因是

 

．
（4）本實(shí)驗(yàn)中若沒(méi)有刻度尺測(cè)高度及繩自由端移動(dòng)距離，則滑輪組機(jī)械效率η=

W有用

W總

=

 

．

Answer 1

分析：（1）①滑輪組克服被提升物體重力做的功稱(chēng)為有用功，用W_有用=Gh計(jì)算；
②滑輪組繩子末端拉力做的功稱(chēng)為總功，用W_總=FS計(jì)算；
③機(jī)械效率等于有用功和總功的比值，即η=

W有用

W總

×100%=

Gh

FS

×100%．
（2）物體被提高的高度為h，繩子末端移動(dòng)的距離為S，則S=nh，求出繩子段數(shù)n后，按“奇動(dòng)偶定”的原則繞線(xiàn)．
（3）①改用二個(gè)動(dòng)滑輪二個(gè)定滑輪來(lái)提升原來(lái)的重物，與動(dòng)滑輪相連的繩子段數(shù)多了，比以前更省力；
②影響滑輪組機(jī)械效率的因素有被提升物體的重力、動(dòng)滑輪重力、繩子重力和摩擦等，提升物體重力不變，動(dòng)滑輪重力增大了，機(jī)械效率減小了．
（4）若沒(méi)有刻度尺測(cè)高度及繩自由端移動(dòng)距離，則根據(jù)η=

W有用

W總

×100%=

Gh

FS

×100%以及S=nh，可以推導(dǎo)出機(jī)械效率的計(jì)算公式．

解答：解：（1）滑輪組的機(jī)械效率：η=

W有用

W總

×100%=

Gh

FS

×100%=

1N×0.1m

0.4N×0.3m

×100%=83.3%；
答：機(jī)械效率的計(jì)算式為η=

Gh

FS

×100%，機(jī)械效率為83.3%．
（2）繩子自由端移動(dòng)的距離為0.3m，鉤碼升高的距離為0.1m，
∴與動(dòng)滑輪相連的繩子段數(shù)為：n=

S

h

=

0.3m

0.1m

=3
3為奇數(shù)，所以繩子起始端要系在動(dòng)滑輪的掛鉤上，然后往定滑輪的邊框開(kāi)始繞線(xiàn)，如下圖所示．
答：繞線(xiàn)如下圖：

（3）改用二個(gè)動(dòng)滑輪二個(gè)定滑輪來(lái)提升原來(lái)的重物，與動(dòng)滑輪相連的繩子段數(shù)n多了，根據(jù)省力公式F=

G

n

比以前更省力了，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變小了；提升物體重力不變，動(dòng)滑輪重力增大了，客服動(dòng)滑輪重力做的額外功增多了，所以機(jī)械效率減小了．
答：變小、變小、因?yàn)槎嗵崃艘粋�(gè)動(dòng)滑輪，多做了額外功．
（4）若沒(méi)有刻度尺測(cè)高度及繩自由端移動(dòng)距離，則根據(jù)η=

W有用

W總

×100%=

Gh

FS

×100%以及S=nh，可得機(jī)械效率的計(jì)算公式為η=

G

F?n

×100%．
答：若沒(méi)有刻度尺測(cè)高度及繩自由端移動(dòng)距離，則滑輪組機(jī)械效率η=

W有用

W總

=

G

F?n

×100%．

點(diǎn)評(píng)：（1）滑輪組做的有用功是提升物體重力做的功，額外功是克服動(dòng)滑輪重力和繩子重力及摩擦做的功，總功是拉力做的功，機(jī)械效率等于有用功和總功的比值；
（2）“n”表示承擔(dān)物重的繩子股數(shù)，是與動(dòng)滑輪相連的繩子的股數(shù)，包括連在動(dòng)滑輪的掛鉤（或邊框）及從動(dòng)滑輪引出的拉繩的自由端，如“n”是奇數(shù)，從動(dòng)滑輪掛鉤連起；如“n”是偶數(shù)，從定滑輪掛鉤連起，簡(jiǎn)稱(chēng)“奇動(dòng)偶定”．