Question

某学生在做“测定滑轮组机械效率”实验时，记录情况如下表格：

滑轮使用	钩码重（N）	钩码升高（m）	弹簧测力计示数（N）	绳自由端移动距离（m）	机械效率（η）
一定一动	1	0.1	0.4	0.3

（1）在表格内填入机械效率的计算式及计算结果．
（2）在图中画出实验时细线的缠绕方式．

（3）若改用二个动滑轮二个定滑轮来提升原来的重物，则弹簧秤上示数将________（选填“变大、变小、不变”），此时滑轮组机械效率将________，其原因是________．
（4）本实验中若没有刻度尺测高度及绳自由端移动距离，则滑轮组机械效率η==________．

Answer 1

解：（1）滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=×100%=83.3%；
答：机械效率的计算式为η=×100%，机械效率为83.3%．
（2）绳子自由端移动的距离为0.3m，钩码升高的距离为0.1m，
∴与动滑轮相连的绳子段数为：n===3
3为奇数，所以绳子起始端要系在动滑轮的挂钩上，然后往定滑轮的边框开始绕线，如下图所示．
答：绕线如下图：

（3）改用二个动滑轮二个定滑轮来提升原来的重物，与动滑轮相连的绳子段数n多了，根据省力公式F=比以前更省力了，弹簧测力计的示数变小了；提升物体重力不变，动滑轮重力增大了，客服动滑轮重力做的额外功增多了，所以机械效率减小了．
答：变小、变小、因为多提了一个动滑轮，多做了额外功．
（4）若没有刻度尺测高度及绳自由端移动距离，则根据η=×100%=×100%以及S=nh，可得机械效率的计算公式为η=×100%．
答：若没有刻度尺测高度及绳自由端移动距离，则滑轮组机械效率η==×100%．
分析：（1）①滑轮组克服被提升物体重力做的功称为有用功，用W_有用=Gh计算；
②滑轮组绳子末端拉力做的功称为总功，用W_总=FS计算；
③机械效率等于有用功和总功的比值，即η=×100%=×100%．
（2）物体被提高的高度为h，绳子末端移动的距离为S，则S=nh，求出绳子段数n后，按“奇动偶定”的原则绕线．
（3）①改用二个动滑轮二个定滑轮来提升原来的重物，与动滑轮相连的绳子段数多了，比以前更省力；
②影响滑轮组机械效率的因素有被提升物体的重力、动滑轮重力、绳子重力和摩擦等，提升物体重力不变，动滑轮重力增大了，机械效率减小了．
（4）若没有刻度尺测高度及绳自由端移动距离，则根据η=×100%=×100%以及S=nh，可以推导出机械效率的计算公式．
点评：（1）滑轮组做的有用功是提升物体重力做的功，额外功是克服动滑轮重力和绳子重力及摩擦做的功，总功是拉力做的功，机械效率等于有用功和总功的比值；
（2）“n”表示承担物重的绳子股数，是与动滑轮相连的绳子的股数，包括连在动滑轮的挂钩（或边框）及从动滑轮引出的拉绳的自由端，如“n”是奇数，从动滑轮挂钩连起；如“n”是偶数，从定滑轮挂钩连起，简称“奇动偶定”．