Question

16．小雪和小红在“测量滑轮组的机械效率”实验中，一起组装好了如图所示的实验装置，小红匀速竖直向上拉弹簧测力计，小雪测量并进行记录，记录和计算的某一组数据如表所示：
（1）如果实验过程与记录均无误，则表示绳端移动的距离s为0.3m，总共是0.3J，机械效率η等于66.7%．
（2）若钩码所受的重力增加到6N，则该滑轮组机械效率将变大（选填“变大”、“变小”或“不变”）．
（3）用滑轮组提起重物时，动滑轮上有几段绳子承担物重，提起物体的力就是物重的几分之一．但在实验数据中，拉力F的大小并不是钩码所受的重力G的三分之一，原因是绳重、摩擦和动滑轮重不能忽略．

钩码所受的重力G/N	提升高度  h/m	有用功 W有/J	拉力 F/N	绳端移动的距离s/m	总功 W总/J	机械效率η
2N	0.1m	0.2J	1N

Answer 1

分析 （1）由图可知，滑轮组绳子的有效股数，根据s=nh求出绳端移动的距离，根据W=Gh求出有用功，根据W=Fs求出总功，利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%求出该滑轮组的机械效率；
（2）增大机械效率的方法有二：一是增大有用功，即拉更重的重物；二是减小额外功，如减小摩擦、减轻动滑轮重；
（3）在滑轮组的机械效率实验中绳重、摩擦和动滑轮重不能忽略．

解答 解：（1）由上图可知，n=3，则绳端移动的距离：
s=nh=3×0.1m=0.3m，W_总=Fs=1N×0.3m=0.3J，
该滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{2N×0.1m}{1N×0.3m}$≈66.7%；
（2）此题滑轮组没有发生变化，所以在此过程中所做的额外功不变，由于物体的重力增加，
所以有用功增大，由公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{有用}+{W}_{额外}}$×100%可知，有用功在总功中所占的比值将增大，所以机械效率变大．
（3）在实验数据中，拉力F的大小并不是钩码所受的重力G的三分之一，原因是绳重、摩擦和动滑轮重不能忽略．
故答案为：（1）0.3；0.3；66.7%；（2）变大；（3）绳重、摩擦和动滑轮重不能忽略．

点评 本题考查有用功和总功的计算，以及机械效率的计算和增大机械效率的方法，关键是公式及其变形的灵活运用，关键是要把步骤逐一分清，平时要养成良好的解题习惯，否则很容易把不同的物理量混淆．