Question

如圖，為測量滑輪組機械效率的實驗裝置，鉤碼總重4N：
（1）實驗時要豎直向上______拉動彈簧測力計，拉力大小為1.6N，若彈簧測力計向上移動21cm，則鉤碼上升的高度為______cm，該滑輪組的機械效率為______．
（2）若僅增加鉤碼的個數，該滑輪組的機械效率將______（選填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）分析一下此滑輪組的機械效率小于100%的原因，請寫出兩條：______、______．

Answer 1

解：（1）①實驗中測拉力時，應在動滑輪下掛上鉤碼，線繩的自由端掛在測力計的掛鉤上，手握測力計面板使重物勻速上升；
②動滑輪被3根繩子承擔，拉力移動的距離就是物體和動滑輪移動距離的3倍，彈簧測力計向上移動21cm，則鉤碼上升的高度為7cm；
③有用功：W_有=Gh=4N×0.07m=0.28J，拉力做的總功：W_總=Fs=1.6N×0.21m=0.336J，因此滑輪組的機械效率為：η=×100%=×100%≈83.3%．
（2）使用滑輪組時，做的額外功不變，增加鉤碼的重，增大了有用功，則有用功占總功的比例增大，也就是機械效率變大．
（3）使用滑輪組的目的是提升物體到達一定高度，但是在提升物體時把動滑輪和繩子一起提了起來，另外還有繩子之間的摩擦，這些都是不需要又不得不做的額外功，因為有額外功的存在，滑輪組的機械效率總小于100%．
故答案為：（1）勻速、7、83.3%；
（2）增大；
（3）動滑輪重、繩重及摩擦．
分析：（1）①測力計不是勻速地移動會影響測力計讀數的準確；
②滑輪組在使用中，動滑輪被幾根繩子承擔，拉力移動的距離就是物體和動滑輪移動距離的幾倍；
③計算滑輪組機械效率時，有用功W_有=Gh，總功W_總=Fs．
（2）使用滑輪組時，做的額外功不變，增加鉤碼的重，增大了有用功，因此機械效率會變大．
（3）機械效率小于100%，是因為有額外功的存在．
點評：（1）滑輪組的機械效率和物體重、動滑輪重有關，如果動滑輪重不變，物體越重，機械效率越高；如果物體重不變，動滑輪越重，機械效率越低．
（2）要提高滑輪組的機械效率，應盡量減小摩擦和機械本身重力的同時，最大限度的增加被提升物體的重力．