Question

10．如圖是測定滑輪組機(jī)械效率時所用的滑輪，若使繩端的拉力沿向上的方向
（1）請在圖中畫出該滑輪組的繩子繞法．
（2）完善下列實驗步驟：
A．按組裝圖把實驗器材裝配好
B．用彈簧秤測量出重物的重力
C．在動滑輪下面掛上重物，并分別記下重物和彈簧秤的位置
D．豎直勻速拉彈簧秤，使重物上升一段距離，讀出彈簧測力計示數(shù)；
E．用刻度尺分別量出重物上升的距離和繩的自由端彈簧測力計移動的距離
F．由測得的數(shù)據(jù)，根據(jù)實驗原理η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%，求出滑輪組的機(jī)械效率
（3）在這個實驗中，若物重4N，重物上升了0.1m，彈簧秤示數(shù)為2N，請計算該滑輪組的機(jī)械效率η=66.7%．
（4）你能分析一下效率不是100%的原因嗎？請你試著寫出兩條：機(jī)械本身的重力及其摩擦等、動滑輪自重不能忽略．

Answer 1

分析 （1）若使繩端的拉力沿向上的方向，必須使繩子的股數(shù)為3股；
（2）當(dāng)在用彈簧測力計時，只有在勻速拉動時，拉力的大小才是不變的；彈簧測力計的示數(shù)是不變的，才能快速準(zhǔn)確測出拉力的大小；用刻度尺主要測量的就是鉤碼上升的距離與繩端移動的距離．
（3）根據(jù)滑輪組的機(jī)械效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%；W_有用=Gh，而W_總=Fs．
（4）任何機(jī)械本身都受到重力作用，相對運(yùn)動的零件間又不可避免地存在著摩擦等阻力，所以額外功是不可避免的．

解答 解：（1）此時繩端的拉力方向是向上的，如圖所示：

（2）D、為了更加準(zhǔn)確的測出拉力的大小，減小實驗誤差，必須豎直勻速拉動彈簧測力計，
E、為了計算機(jī)械效率，必須用刻度尺分別量出重物上升的距離及繩的自由端彈簧測力計移動的距離，
F、根據(jù)滑輪組的機(jī)械效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%，實驗原理為η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%；
（3）已知重物上升了0.1m，則繩自由端移動的距離為0.3m，
由機(jī)械效率公式得出：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{4N×0.1m}{2N×0.3m}$≈66.7%；
（4）因為機(jī)械在運(yùn)動時都有額外功，如：機(jī)械本身的重力及其摩擦等，動滑輪自重不能忽略、滑輪與軸之間存在摩擦等．
故答案為：（1）如上圖；（2）D、豎直勻速；彈簧測力計示數(shù)；E、重物上升的距離；繩的自由端彈簧測力計；F、η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%；（3）66.7%；（4）機(jī)械本身的重力及其摩擦等；動滑輪自重不能忽略．

點評 本題不光考查了滑輪組實驗中的注意事項，同時也考查了滑輪組的作圖及其機(jī)械效率的計算．