Question

某同學(xué)做“測(cè)定滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)桌上有下列器材：
A．鐵架臺(tái)  B．鉤碼  C．天平  D．定滑輪和動(dòng)滑輪各若干  E．長(zhǎng)約2米的繩子  F．秒表
（1）以上器材中屬于多余的是

天平、秒表

；所缺少的兩件主要器材是

彈簧測(cè)力計(jì)

和

刻度尺

．
（2）實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，必須

豎直勻速

拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼上升．
（3）若實(shí)驗(yàn)時(shí)加速向上拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)得的機(jī)械效率

偏小

（選填“偏大”或“偏小”）．
（4）實(shí)驗(yàn)測(cè)出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為0.5N，鉤碼重2N，鉤碼上升的高度為0.1m，動(dòng)力移動(dòng)的距離是0.5m，則該同學(xué)們選用了圖中的

甲

滑輪組．（選填“甲”或“乙”）
（5）該滑輪組的機(jī)械效率η=

80%

．畫出該滑輪組的組裝情況．
（6）若甲、乙滑輪組中每個(gè)滑輪的規(guī)格相同，吊起相同的物體，則較省力的是

甲

裝置，機(jī)械效率較高的是

乙

裝置（選填“甲”、“乙”）．

Answer 1

分析：（1）機(jī)械效率等于有用功和總功的比值，根據(jù)W_有=Gh，W_總=FS分析多余的器材和缺少的器材．
（2）彈簧測(cè)力計(jì)要豎直方向勻速直線拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，拉力大小不變，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)穩(wěn)定，容易讀數(shù)．
（3）加速拉動(dòng)時(shí)，拉力將變大，根據(jù)W_總=FS可知總功的變化，再根據(jù)機(jī)械效率等于有用功和總功的比值可知機(jī)械效率的變化情況．
（4）根據(jù)偶定奇動(dòng)的原則繞出滑輪組的繞法，然后根據(jù)n=

s

h

求出提升物體繩子的段數(shù)，比較即可選出正確的裝置．
（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用效率公式求出滑輪組的效率．
（6）提升物體繩子的段數(shù)越多越省力；用不同的滑輪組提升相同的重物時(shí)，做的有用功是相同的，如果動(dòng)滑輪越重，做的額外功就越多，則機(jī)械效率就越�。�

解答：解：（1）因?yàn)闄C(jī)械效率為有用功和總功的比值，而W_有=Gh，W_總=Fs，故我們要測(cè)滑輪組的機(jī)械效率就需要測(cè)出物重G、自由端的拉力F、物體升高的高度h、自由端通過的距離s，由上可知我們需要彈簧測(cè)力計(jì)和刻度尺，當(dāng)然還有滑輪和組裝滑輪用的鐵架臺(tái)、線，還要有物體、鉤碼．因此天平和鐘表是多余的器材，缺少?gòu)椈蓽y(cè)力計(jì)和刻度尺．
（2）探究滑輪組機(jī)械效率時(shí)，要豎直勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，拉力不變，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)溫度，方便讀數(shù)．
（3）加速拉動(dòng)時(shí)，拉力將變大，根據(jù)W_總=Fs可知，總功變大；又因?yàn)闄C(jī)械效率等于有用功和總功的比值，有用功不變，總功變大，因此機(jī)械效率偏小．
（4）∵h(yuǎn)=0.1m，s=0.5m，∴n=

s

h

=

0.5m

0.1m

=5；根據(jù)偶定奇動(dòng)的原則可知，滑輪組的繞法如下：

顯然選擇甲裝置．
（5）滑輪組效率η=

W有用

W總

×100%=

Gh

Fs

×100%=

2N×0.1m

0.5N×0.5m

×100%=80%；
（6）根據(jù)（4）小題中滑輪組的繞法可知，甲提升物體最多的繩子段數(shù)為5，乙提升物體最多的繩子段數(shù)為3，故甲裝置省力；
對(duì)比甲、乙兩圖可以發(fā)現(xiàn)，它們提升相同的物體，即所做有用功相同，但甲滑輪組中的動(dòng)滑輪有兩個(gè)，乙中只有一個(gè)，則甲滑輪組做的額外功多，所以甲的機(jī)械效率小于乙．
故答案為：（1）天平、鐘表；測(cè)力計(jì)；刻度尺；（2）豎直勻速；（3）偏��；（4）甲；（5）80%；（6）甲；乙．

點(diǎn)評(píng)：本題通過測(cè)定滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)考查實(shí)驗(yàn)器材的選擇、公式的應(yīng)用，滑輪組的繞法、機(jī)械效率的影響因素等；注意提起同一物體時(shí)，動(dòng)滑輪越重，滑輪組機(jī)械效率越低．