Question

小麗同學(xué)用如圖所示的滑輪組做“測(cè)定滑輪組的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)，已知每個(gè)鉤碼質(zhì)量為50g，（1）在圖中畫(huà)出滑輪組繩子的繞法，要求施力方向豎直向上．
（2）將鉤碼勻速豎直向上提升20cm，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為0.8N，則此過(guò)程對(duì)鉤碼所做的有用功為_(kāi)_____J，動(dòng)力所做的總功為_(kāi)_____J，滑輪組的機(jī)械效率為_(kāi)_____
（不計(jì)繩重和摩擦，g取10N/kg）．
（3）若減少兩個(gè)鉤碼，則滑輪組的機(jī)械效率將______（選填“增大”、“減小”或“不變”）

Answer 1

【答案】分析：（1）滑輪組繩子的繞法，在實(shí)驗(yàn)中，有兩種：一是繩子先系在定滑輪的固定掛鉤上，然后再繞過(guò)下面的動(dòng)滑輪--上面的定滑輪這樣反復(fù)；二是繩子先系在動(dòng)滑輪的固定掛鉤上，然后再繞過(guò)上面的動(dòng)滑輪--下面的定滑輪這樣反復(fù)．但在具體題目中，要根據(jù)題目的要求來(lái)決定繞法．本題中是要求施力方向豎直向上，也就是說(shuō)最后繩子必須從動(dòng)滑輪繞出來(lái)，從而再往回畫(huà)．
（2）利用滑輪組做功時(shí)，對(duì)鉤碼所做的功為有用功，計(jì)算公式為W=Gh．動(dòng)力（手的拉力）做的功為總功，計(jì)算公式為W=FS．而根據(jù)拉重物的繩子有幾段，S就是h的幾倍．
（3）機(jī)械效率是有用功占總功的比率，而總功是由有用功（對(duì)重物做的功）和額外功（機(jī)械損耗帶來(lái)的）組成．所以改變機(jī)械效率的大小有兩種方法：一、在機(jī)械不變的情況下（額外功不變），有用功越多，機(jī)械效率就越大；二、在有用功不變的情況下（對(duì)重物做的功不變），額外功越少（減輕動(dòng)滑輪的重，加潤(rùn)滑油等），機(jī)械效率就越大．
解答：解：（1）畫(huà)圖時(shí)由彈簧測(cè)力計(jì)開(kāi)始下筆，由于要求施力方向豎直向上，
所以是從彈簧測(cè)力計(jì)下筆，然后先到動(dòng)滑輪，再逐一繞過(guò)，具體圖形在下面解答中．

（2）有用功是對(duì)重物做的功，題目圖中所拉鉤碼有4個(gè)，
總質(zhì)量就是4×50g=0.2kg，向上拉升了20cm=0.2m，
所以W_有用=Gh=mgh=0.2×10×0.2=0.4J；
總功是拉力所做的功，拉力為彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)0.8N；
由于此滑輪組有3段繩子在拉鉤碼，所以拉力移動(dòng)的距離S=3h=3×0.2=0.6m；
則拉力做的總功W_總=FS=0.8×0.6=0.48J．所以機(jī)械效率η==≈83.3%．

（3）減少了兩個(gè)鉤碼，則在額外功不變的情況下，有用功就減少了，所以機(jī)械效率就減小了．
故答案為：
（1）如圖；
（2）0.4、0.48、83.3%；
（3）減�。�
點(diǎn)評(píng)：本題考查的三個(gè)考點(diǎn)都比較基礎(chǔ)，適合于已經(jīng)掌握相當(dāng)知識(shí)點(diǎn)的同學(xué)用來(lái)鞏固所學(xué)．
本題包含了三個(gè)考點(diǎn)：
（1）滑輪組的設(shè)計(jì)組裝，這類(lèi)考點(diǎn)又有兩類(lèi)題目，一類(lèi)就是本題，還有一類(lèi)是要求有n段繩子在拉重物，此時(shí)，如n為奇數(shù)，則繩子是系在動(dòng)滑輪的固定掛鉤上開(kāi)始繞；如n為偶數(shù)，則繩子是系在定滑輪的固定掛鉤上開(kāi)始繞．
（2）求滑輪組的機(jī)械效率，要抓住拉力做的是總功，重物被提升做的是有用功，繩子有幾段，拉力移動(dòng)距離就是重物移動(dòng)距離的幾倍．
（3）機(jī)械效率的改變要抓住是有用功變了，還是額外功變了，然后再根據(jù)機(jī)械效率的物理意義來(lái)判斷．