Question

如圖所示是小明同學(xué)測滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)裝置圖．他在2s內(nèi)做了2.4J的有用功使重物勻速上升了0.4m，不計(jì)繩重及摩擦．請你回答：
（1）彈簧測力計(jì)勻速向上運(yùn)動(dòng)的速度？
（2）該滑輪組的機(jī)械效率是多少？若僅增加鉤碼的個(gè)數(shù)，在不考慮滑輪的摩擦?xí)r，該滑輪組有機(jī)械效率將如何變化？
（3）根據(jù)題目所提供的相關(guān)信息，還可以求出其它一些物理量．請從中任選兩個(gè)并加以解答．

Answer 1

分析：首先根據(jù)動(dòng)滑輪由幾段承擔(dān)，來確定滑輪組的繩子段數(shù)，然后根據(jù)公式逐個(gè)計(jì)算．
（1）彈簧測力計(jì)運(yùn)動(dòng)的速度用v=

s

t

計(jì)算；
（2）滑輪組機(jī)械效率用η=

W有

W總

計(jì)算；由于W_用=G_物h，分析僅增加鉤碼的個(gè)數(shù)引起的W_用的變化；根據(jù)η=1-

W額

W總

分析可知；
（3）根據(jù)題目所提供的相關(guān)信息，找出其它的物理量信息，應(yīng)根據(jù)已知數(shù)據(jù)中進(jìn)行最簡單的計(jì)算就能求出的物理量．

解答：解：由圖可知：動(dòng)滑輪由3段繩子承擔(dān)，則滑輪組的繩子段數(shù)n=3．
（1）彈簧測力計(jì)勻速向上運(yùn)動(dòng)的距離：S=nh=3×0.4m=1.2m；
則運(yùn)動(dòng)的速度：v=

s

t

=

1.2m

2s

=0.6m/s；
答：彈簧測力計(jì)勻速向上運(yùn)動(dòng)的速度是0.6m/s．
（2）∵測力計(jì)的示數(shù)是2.5N；則W_總=Fs=2.5N×1.2m=3J；
      又W_用=2.4J；
∴滑輪組機(jī)械效率用η=

W有

W總

×100%=

2.4J

3J

×100%=80%；
當(dāng)僅增加鉤碼的個(gè)數(shù)時(shí)，由W_用=G_物h可知：
利用滑輪組時(shí)的所做的有用功增加；
而滑輪組的W_額沒有變化，則W_總的增加；
根據(jù)η=

W有

W總

=

W總-W額

W總

=1-

W額

W總

可知：

W額

W總

在W_額不變的條件下，隨W_總的增加而減小，
所以1-

W額

W總

的值增大，即機(jī)械效率增大；
答：該滑輪組的機(jī)械效率是80%；若僅增加鉤碼的個(gè)數(shù)，在不考慮滑輪的摩擦?xí)r，該滑輪組有機(jī)械效率將增大．
（3）由做了2.4J的有用功使重物勻速上升了0.4m可求：
物體的重力：G_物=

W有

h

=

2.4J

0.4m

=6N；
根據(jù)滑輪組的繩子段數(shù)n=3和重物上升0.4m可求：
彈簧測力計(jì)向上運(yùn)動(dòng)的距離：S=nh=3×0.4m=1.2m；S=1.2m．

點(diǎn)評：本題所涉及到的公式特別多，要根據(jù)滑輪組確定繩子段數(shù)n，然后利用公式認(rèn)真計(jì)算．在計(jì)算過程中，要注意單位換算、公式變形等問題．