Question

某實驗小組在用下圖所示的裝置研究“滑輪組機械效率”的實驗中得到的數據如下表所示．

實驗次數 物理量	1	2	3
鉤碼重G/N	4	4	6
鉤碼上升高度h/m	0.1	0.1	0.1
繩端拉力F/N．	1.8	1.4	2.4
繩端移動距離s/m	0.3	0.5	0.3
機械效率η	74%	57%

若不計繩重和摩擦請解決以下問題：
（1）從表中數據可分析出實驗1是用

（a）

圖做的實驗，實驗2是用

（b）

圖做的實驗．
（2）在表中的第三次實驗中，小明提升鉤碼上升用了3s，求小明拉力的功率及該滑輪組的機械效率并填入表中．
（3）通過實驗1和實驗2的數據分析可得出結論：使用不同的滑輪組提升相同的重物時，可以看出滑輪組的機械效率與

動滑輪的重力或動滑輪的個數

有關；
（4）比較實驗1和實驗3可得結論：使用同一滑輪組，機械效率與

所提升物體的重力

有關．
（5）通過實驗．請?zhí)岢鲆粋�可以增大滑輪組機械效率的合理建議．

Answer 1

分析：（1）根據表中s和h的關系，確定承擔物重的繩子股數n，再根據n的大小確定滑輪組的結構回答；
（2）根據W=Fs求出總功，利用P=

W

t

求出小明拉力的功率，根據W=Gh求出有用功，利用根據η=

W有

W總

×100%求出第三次實驗滑輪組的機械效率；
（3）在不考慮繩重和摩擦時，滑輪組的機械效率跟提起的物重、動滑輪的重有關，在提起的物重一定時，動滑輪越重，機械效率越低；
（4）在動滑輪重相同時，提起的物體越重，機械效率越高；
（5）利用控制變量法歸納提高滑輪組機械效率的方法．

解答：解：（1）實驗1中，s=3h，即承擔物重的繩子股數n=3，所以使用圖（a）做的實驗；
實驗2中，s=5h，即承擔物重的繩子股數n=5，所以使用圖（b）做的實驗；
（2）第三次實驗中：
小明拉力的功率P=

W總

t

=

Fs

t

=

2.4N×0.3m

0.3s

=0.24W，
滑輪組的機械效率：
η=

W有

W總

×100%=

Gh

Fs

×100%=

6N×0.1m

2.4N×0.3m

×100%≈83.3%；
（3）由實驗1和實驗2的數據分析：使用不同的滑輪組提升相同的重物時，動滑輪的個數越多，滑輪組的機械效率低；
（4）由實驗1和實驗3可得：使用同一滑輪組，物體越重，滑輪組的機械效率越高，所以增加物體的重力，可以提高滑輪組的機械效率；
（5）提高滑輪組的機械效率可以：a、減輕動滑輪和繩的自重以及繩與輪、輪和軸之間的摩擦；b、在繩子能承受的拉力范圍內，增大物重．
故答案為：
（1）（a）；（b）；
（2）小明拉力的功率為0.24W，該滑輪組的機械效率為83.3%；
（3）動滑輪的重力或動滑輪的個數；
（4）所提升物體的重力；
（5）減小動滑輪的重力或者增大提升物體的重力．

點評：在本實驗中，對滑輪組的分析、機械效率公式的運用是實驗的基礎，同時，實驗中分別探究了機械效率高低與動滑輪個數、提升物體重力等多個量的關系，因此控制變量法的運用也十分關鍵．