Question

在探究滑輪組的機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)中小文連成了如圖的滑輪組并分別測(cè)出了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．

鉤碼重力G（N）	鉤碼上升的高度h（cm）	拉力F（N）	繩端移動(dòng)的距離s（cm）
2.0	10.0	1.0	30.0

（1）滑輪組的機(jī)械效率為

 

．
（2）實(shí)驗(yàn)后小文想：機(jī)械效率還應(yīng)該與物重有關(guān)，并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了自己的猜想是正確的．小文的實(shí)驗(yàn)方法是

 

．
（3）小文用滑輪組在t秒內(nèi)勻速提起重為G的物體升高h(yuǎn)（不計(jì)繩重和摩擦），若滑輪組的機(jī)械效率為η，動(dòng)滑輪重G_輪=

 

．小文的功率P=

 

．

Answer 1

分析：（1）在圖中滑輪組，有用功是將物體提升對(duì)物體做的功（W_有=Gh），拉力做的功為總功（W=Fs，s=2h），再利用機(jī)械效率的公式求解；
（2）還是用上面的滑輪組，在滑輪組上掛不同數(shù)量的鉤碼，分別測(cè)出滑輪組的機(jī)械效率并比較；
（3）求出勻速提起物體升高h(yuǎn)做的有用功W_有=Gh，知道此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率，根據(jù)機(jī)械效率的公式可以求出總功，求出了總功，又知道做功時(shí)間，利用功率公式求小文的功率；
因?yàn)閃_總=W_有+W_額，可以求出額外功；不計(jì)繩重和摩擦，使用滑輪組做的額外功就是對(duì)動(dòng)滑輪做的功W_額=G_輪h，據(jù)此求出動(dòng)滑輪重．

解答：解：（1）由題知，提升高度為h=10cm=0.1m，繩端移動(dòng)的距離s=30cm=0.3m，
W_有=Gh=2.0N×0.1m=0.2J，
W_總=Fs=1.0N×0.3m=0.3J，
滑輪組的機(jī)械效率：
η=

W有

W總

×100%=

0.2J

0.3J

×100%≈66.7%；
（2）在滑輪組上掛不同數(shù)量的鉤碼，分別測(cè)出滑輪組的機(jī)械效率并比較；
（3）勻速提起重為G的物體升高h(yuǎn)做的有用功：
W_有′=Gh，
∵η=

W有

W總

，
∴W_總=

W有

η

=

Gh

η

，
∵小文的做功時(shí)間為t
∴小文的功率：
P=

W總

t

=

Gh

ηt

；
∵W_總=W_有+W_額，
∴W_額=W_總-W_有=

Gh

η

-Gh，
∵不計(jì)繩重和摩擦，W_額=G_輪h，
∴G_輪=

G

η

-G．
故答案為：（1）66.7%
（2）在滑輪組上掛不同數(shù)量的鉤碼，分別測(cè)出滑輪組的機(jī)械效率并比較；
（3）

G

η

-G，

Gh

ηt

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了有用功、總功、機(jī)械效率的計(jì)算方法，利用同樣的滑輪組，提升的物重越大，滑輪組的機(jī)械效率越高；利用好“當(dāng)不計(jì)繩重和摩擦?xí)r，W_額=G_輪h”求出動(dòng)滑輪重是本題的關(guān)鍵．