Question

小強在測滑輪組的機械效率時，記錄了如下的實驗數據：（不計繩重和摩擦）

滑輪組組成	鉤碼重G/N	鉤碼升高的高度h/m	動滑輪重G/N	繩子自由端移動的距離s/m
一個定滑輪 一個動滑輪	2	0.1	0.5	0.2

（1）請幫助小強在圖中畫出該滑輪組的繞線方式．       
（2）根據上表的數據可以計算出此滑輪組的額外功和機械效率各為多少？
（3）當動滑輪重為多少N時，使用該滑輪組提起2N重的鉤碼剛好不省力？

Answer 1

分析：（1）根據鉤碼上升的高度與繩子自由端移動的距離關系判斷繩子的有效股數，然后確定滑輪組的繞法．
（2）根據表中實驗數據，應用功的計算公式求出有用功與總功，總功與有用功之差是額外功，由效率公式可以求出滑輪組的效率．
（3）當拉力等于鉤碼重力時，滑輪組不省力，根據滑輪組拉力公式求出滑輪組的重力．

解答：解：（1）由表中實驗數據可知，繩端移動距離s是物體上升高度h的2倍，
則滑輪組承重繩子的有效股數n=2，滑輪組從定滑輪繞起，如圖所示．
（2）W_有用=Gh=2N×0.1m=0.2J，額外功為：W_額=G_動h=0.5N×0.1m=0.05J
則W_總=W_有用+W_額=0.2J+0.05J=0.25J，
η=

W有用

W總

×100%=

0.2J

0.25J

×100%=80%；
（3）滑輪組承重繩子的有效股數n=2，
當F=G_物時，滑輪組不省力，繩子自由端的拉力：
F=

1

n

（G_物+G_動）=

1

2

（G_物+G_動）=G_物，
則G_動滑輪=G_物，=2N，即當動滑輪重力與物體重力相等時，剛好不省力．
故答案為：（1）滑輪組繞法如圖所示；
（2）額外功是0.05J，滑輪組的機械效率是80%．
（3）當動滑輪重為2N時，使用該滑輪組提起2N重的鉤碼剛好不省力．

點評：此題主要考查了滑輪組的組裝、求滑輪組機械效率、滑輪組的省力情況等問題，熟練掌握基礎知識，根據實驗數據認真計算即可正確解題．