Question

在 測定滑輪組的機械效率的實驗中．選用的滑輪每個重0.6N，每個鉤碼重2N，彈簧測力計的最大量程為2.5N．現(xiàn)掛3個鉤碼：
（1）要完成此實驗最少需______個定滑輪，______個動滑輪．
（2）繩子自由端的拉力至少為______N．
（3）在實驗中勻速拉動繩子時，彈簧測力計示數(shù)為2.5N，鉤碼升高10cm，則有用功為______J，總功為______J，機械效率為______．
（4）在實驗中若被提升的物體重力一定，則適當(dāng)______（填“增加”或“減小”）動滑輪個數(shù)，就越省力．滑輪組的機械效率就越______．

Answer 1

解：（1）3個鉤碼的重力G_物=2N×3=6N，彈簧測力計的最大量程為F=2.5N，不考慮動滑輪重力和繩子摩擦?xí)r，需要的繩子段數(shù)n===2.4，故要用三根繩子承擔(dān)物重，當(dāng)三根繩子承擔(dān)物重時，至少要用1個定滑輪和1個動滑輪；如下圖：

故答案為：1；1．
（2）因為滑輪組由3段繩子承擔(dān)物重，由省力公式計算出繩子自由端的拉力
所以F===2.2N
故答案為：2.2．
（3）鉤碼升高10cm時，滑輪組做的有用功：W_有用=G_物h=6N×0.1m=0.6J
因為由3段繩子承擔(dān)物重，所以s=3h=3×0.1m=0.3m；
∴總功：W_總=Fs=2.5N×0.3m=0.75J
機械效率：η==×100%=80%
故答案為：0.6；0.75；80%．
（4）被提升的物體重力一定，有用功是一定的；增加動滑輪個數(shù)時，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)會增加，會越省力，但是額外功增大，機械效率就降低．
故答案為：增加；低．
分析：（1）計算出鉤碼的總重力，比較彈簧測力計的最大拉力的關(guān)系得出由幾根繩子承擔(dān)物重，然后確定有定滑輪和動滑輪的個數(shù)．
（2）滑輪組繩子自由端的拉力與提升的物體重力、動滑輪重力以及與動滑輪相連的繩子段數(shù)之間的關(guān)系式是
F=，據(jù)此計算出繩子自由端的拉力．
（3）有用功是克服鉤碼的重力做的功，用公式W_有用=Gh計算；總功是拉力F做的功，用W_總=Fs計算，繩子自由端移動的距離與物體升高的高度之間的關(guān)系是S=nh；根據(jù)η=代入相關(guān)數(shù)據(jù)就可以計算出機械效率．
（4）被提升的物體重力一定，有用功是一定的；增加（或減小）動滑輪個數(shù)，就相當(dāng)于增大（或減�。┝祟~外功；根據(jù)機械效率的計算公式就能分析出機械效率的變化．
點評：此題是測量滑輪組的機械效率，主要考查了滑輪組的省力特點及滑輪組的組裝，同時還考查了影響滑輪組機械效率的因素以及機械效率的計算．