Question

如图所示为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6N．
（1）要求竖直向上拉动弹簧测力计，请在图中画出绳子的正确绕法．
（2）实验时要竖直向上______拉动弹簧测力计．
（3）实验时拉力大小为2.4N，将弹簧测力计向上移动15cm，则钩码上升的高度为______cm，该滑轮组的机械效率为______．
（4）减轻钩码重，再做实验，此时滑轮组的机械效率将______．（选填：“增大”、“减小”或“不变”）

Answer 1

【答案】分析：（1）滑轮组绳子的绕法，在实验中，有两种：一是绳子先系在定滑轮的固定挂钩上，然后再绕过下面的动滑轮--上面的定滑轮这样反复；二是绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，然后再绕过上面的动滑轮--下面的定滑轮这样反复．但在具体题目中，要根据题目的要求来决定绕法．本题中是要求施力方向竖直向上，也就是说最后绳子必须从动滑轮绕出来，从而再往回画．
（2）匀速拉动弹簧测力计目的是使弹簧测力计的示数稳定，便于读数；
（3）根据s=3h求出钩码上升的高度；根据η====求出机械效率；
（4）根据η==分析减轻钩码重时，机械效率的变化情况．
解答：解：（1）画图时由弹簧测力计开始下笔，由于要求施力方向竖直向上，所以是从弹簧测力计下笔，倒着往回绕，然后先到动滑轮，再逐一绕过，答案如下图：

（2）为了便于读出弹簧测力计的示数，实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计；
（3）∵s=3h，
∴钩码上升的高度：h=s=×15cm=5cm；
滑轮组的机械效率：
η=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%≈83.3%；
（4）使用同一滑轮组，减小钩码重后摩擦力变化很小，可忽略不计，所以克服动滑轮重做的额外功不变，减轻钩码重时，做的有用功会减小，根据η=×100%=×100%可知，额外功不变，有用功减小，机械效率会减小．
故答案为：（1）答案见上图；（2）匀速；（3）5；83.3%；（4）减小．
点评：本题包含了三个考点：
（1）滑轮组的设计组装，这类考点又有两类题目，一类就是本题，还有一类是要求有n段绳子在拉重物，此时，如n为奇数，则绳子是系在动滑轮的固定挂钩上开始绕；如n为偶数，则绳子是系在定滑轮的固定挂钩上开始绕．
（2）求滑轮组的机械效率，要抓住拉力做的是总功，重物被提升做的是有用功，绳子有几段，拉力移动距离就是重物移动距离的几倍．
（3）机械效率的改变要抓住是有用功变了，还是额外功变了，然后再根据机械效率的物理意义来判断．