Question

（2008?阜寧縣模擬）如圖所示是小明同學(xué)測(cè)動(dòng)滑輪機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)裝置圖，他在2s內(nèi)做了0.96J的有用功使重物勻速上升了0.4m，不計(jì)繩重及摩擦，繩子很結(jié)實(shí)．請(qǐng)你回答：
（1）彈簧測(cè)力計(jì)

豎直

勻速向上運(yùn)動(dòng)的速度？
（2）該動(dòng)滑輪的機(jī)械效率是多少？
（3）該動(dòng)滑輪的重是多少？
（4）此實(shí)驗(yàn)裝置的機(jī)械效率最大可能為多少？

Answer 1

分析：在測(cè)定滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中，要注意的事項(xiàng)是：彈簧測(cè)力計(jì)一定要豎直勻速向上拉動(dòng)．物體上升的高度為h=4m，則彈簧測(cè)力計(jì)運(yùn)動(dòng)的距離為s=2h，再根據(jù)公式v=

s

t

計(jì)算出彈簧測(cè)力計(jì)運(yùn)動(dòng)的速度；根據(jù)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)可知，拉力F=1.6N，拉力做的總功為W_總=Fs=1.6N×8m=1.28J，再根據(jù)公式η=

W有

W總

計(jì)算出此滑輪組的機(jī)械效率；因?yàn)樵摶�輪組不計(jì)繩重和摩擦，因此只有克服動(dòng)滑輪重做額外功，W_額=W_總-W_有，再根據(jù)公式G_動(dòng)=

W額

h

求出動(dòng)滑輪的重；因?yàn)轭}目要求解的是最大機(jī)械效率，機(jī)械效率和物重、摩擦和動(dòng)滑輪重有關(guān)，在此滑輪組中摩擦不計(jì)，動(dòng)滑輪重不再改變，因此，只有當(dāng)物重最大時(shí)機(jī)械效率最大，再根據(jù)題目中的繩子很結(jié)實(shí)，告訴我們，繩子的最大拉力等于彈簧測(cè)力計(jì)的最大示數(shù)，即F_大=5N，在此題中額外功是不變的，故總功最大時(shí)，有用功最大，此時(shí)機(jī)械效率η=W_有/W_總最大．

解答：解：（1）在測(cè)定滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中，要注意的事項(xiàng)是：彈簧測(cè)力計(jì)一定要豎直勻速向上拉動(dòng)．
拉動(dòng)速度為：v=

s

t

=

0.4m×2

2s

=0.4 m/s
（2）拉力所做總功為：W_總=Fs=1.6N×（0.4m×2）=1.28 J 
機(jī)械效率為：η=

W有

W總

=

0.96J

1.28J

×100%=75% 
（3）所作額外功為：W_額=W_總-W_有=1.28J-0.96J=0.32J
動(dòng)滑輪重為：G_動(dòng)=

W額

h

=

0.32J

0.4m

=0.8N
（4）此實(shí)驗(yàn)裝置的最大機(jī)械效率為：η_大=

W有

W總大

=

W總大-W額

W總大

=

F大×2h-G動(dòng)h

F大×2h

=

5N×2h-0.8N×h

5N×2h

×100%=92%
故答案為：（1）豎直；0.4m/s．（2）75%．（3）0.8N．（4）92%．

點(diǎn)評(píng)：此題主要考查以下幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)：一是測(cè)定滑輪組機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)；二是v=s/t；η=W_有/W_總；W_有=W_總-W_額等幾個(gè)公式的熟練運(yùn)用．