Question

在做測(cè)定滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中，所用裝置如圖所示．某同學(xué)正確測(cè)得重物被提升的高度是0.2m，物重是1.2N，其它測(cè)量或計(jì)算的數(shù)據(jù)如下：（不計(jì)繩重和摩擦）

繩自由端所受拉力F	繩子自由端移動(dòng)距離S	有用功W有	總功W總
0.5N	0.4m	0.24J	0.2J

（1）如果你對(duì)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)記錄進(jìn)行分析，就會(huì)發(fā)現(xiàn)他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是違背物理規(guī)律的．上表數(shù)據(jù)中肯定錯(cuò)誤的是

0.4m

和

0.2J

（填表格中的數(shù)據(jù)），應(yīng)改為

0.6m

和

0.3J

；根據(jù)改正后的
數(shù)據(jù)計(jì)算得此滑輪組的機(jī)械效率η₁=

80%

．
（2）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該

豎直方向勻速

拉動(dòng)彈簧秤．滑輪組的機(jī)械效率小于1的主要原因是要克服

動(dòng)滑輪的重力

做額外功．
（3）當(dāng)用這個(gè)裝置提起重2N的物體時(shí)，其機(jī)械效率為η₂，則η₂

＞

η₁（填“＞”“=”或“＜”）．
（4）當(dāng)動(dòng)滑輪重為

4

N時(shí)，使用該滑輪組提起2N重的物體剛好不省力．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)總功等于有用功和額外功之和可知，有用功不可能大于總功；根據(jù)滑輪組可知繩子的有效股數(shù)為3，根據(jù)s=nh得出繩子自由端移動(dòng)距離，根據(jù)W=Fs求出總功，利用效率公式求出改正后此滑輪組的機(jī)械效率．
（2）利用二力的平衡，只有勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)才等于拉力的大小；在提升物體，不考慮繩重和摩擦?xí)r，需要克服動(dòng)滑輪重和摩擦做功，所以要做一些額外功，因此機(jī)械效率總小于1．
（3）使用同一滑輪組時(shí)，做的額外功不變，增加物重，增大了有用功，機(jī)械效率會(huì)變大．
（4）摩擦和繩子的重力忽略不計(jì)表示時(shí)，繩子末端的拉力為F=

1

n

（G_物+G_動(dòng)），當(dāng)拉力等于物體重力的時(shí)候，不再省力，根據(jù)此關(guān)系式列出等式，計(jì)算可得動(dòng)滑輪重．

解答：解：（1）分析該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)記錄可知：有用功大于總功，而用功應(yīng)小于總功，所以這一點(diǎn)是違背規(guī)律的；
由滑輪組可知：n=3，繩子自由端移動(dòng)距離s=nh=3×0.2m=0.6m，總功為W_總=Fs=0.5N×0.6m=0.3J，故上表數(shù)據(jù)中肯定錯(cuò)誤的是0.4m和0.2J，應(yīng)改為0.6m和0.3J；
此滑輪組的機(jī)械效率η₁=

W有

W總

=

0.24J

0.3J

=80%．
（2）根據(jù)二力平衡知，只有豎直方向勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，拉力才等于彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)；
在提升物體，不考慮繩重和摩擦?xí)r，要克服動(dòng)滑輪的重力，所以機(jī)械效率總小于1．
（3）使用同一滑輪組時(shí)，做的額外功不變，增加物重，增大了有用功，則有用功占總功的比例增大，即機(jī)械效率變大，故η₂＞η₁．
（4）若滑輪組不省力時(shí)，則有F=G_物，
根據(jù)F=

1

n

（G_物+G_動(dòng)）得：G_物=

1

3

（G_物+G_動(dòng)），
所以G_動(dòng)=2G_物=2×2N=4N．
故答案為：（1）0.4m；0.2J；0.6m；0.3J；80%；（2）豎直方向勻速；動(dòng)滑輪的重力；（3）＞；（4）4．

點(diǎn)評(píng)：本題主要是測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率，在實(shí)驗(yàn)中，注意繩端拉力的測(cè)量，測(cè)力計(jì)在豎直方向做勻速運(yùn)動(dòng)．要掌握有用功、總功、機(jī)械效率的計(jì)算方法和物重對(duì)機(jī)械效率的影響．