Question

小明和小紅在測(cè)定滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中
（1）滑輪組所掛的重物的重量為3.6N，如圖1所示重物從原來圖1的位置被提升到圖2的位置，在提升過程中應(yīng)使彈簧測(cè)力計(jì)豎直

勻速

上升．彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖2所示，則滑輪組繩子自由端受到的拉力是

2.4

N，滑輪組的機(jī)械效率是

50

%．
（2）小明想進(jìn)一步探究物重對(duì)滑輪組機(jī)械效率的影響，于是另外找來了三個(gè)物塊，其中A重5N，B重8N，C重12N，小紅一眼看出其中有一個(gè)物塊不能利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置完成實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為不能完成實(shí)驗(yàn)的是物塊

C

（選填“A”、“B”或“C”），原因是

所需拉力超過彈簧測(cè)力計(jì)的量程

．（忽略繩重及一切摩擦）
（3）在完成實(shí)驗(yàn)后，他們發(fā)現(xiàn)：同一滑輪組的機(jī)械效率隨著物重的增加而

變大

（選填“變大”或“變小”）．

Answer 1

分析：（1）應(yīng)使物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由圖示彈簧測(cè)力計(jì)讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，
由圖示求出物體上升的距離，由功的公式求出有用功及總功，然后由效率公式求出效率．
（2）由圖示彈簧測(cè)力計(jì)確定彈簧測(cè)力計(jì)的量程，然后根據(jù)滑輪組拉力公式求出彈簧測(cè)力計(jì)的拉力，
根據(jù)拉力不能超過彈簧測(cè)力計(jì)的量程分析答題．
（3）根據(jù)效率公式進(jìn)行分析，可以得出滑輪組的機(jī)械效率隨著物重的增加而變化的關(guān)系．

解答：解：（1）在提升過程中應(yīng)使彈簧測(cè)力計(jì)豎直勻速上升；
由圖2可知，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是2.4N，滑輪組繩子自由端受到的拉力是2.4N；
由圖1所示刻度尺可知，物體上升的高度h=10cm=0.1m，
有用功W_有用=Gh=3.6N×0.1m=0.36J，
由圖1所示可知，滑輪組承重繩子的股數(shù)n=3，
繩子自由端移動(dòng)的距離s=nh=3×0.1m=0.3m，
拉力做的總功W_總=Fs=2.4N×0.3m=0.72J；
滑輪組的機(jī)械效率η=

W

W總

×100%=

0.36J

0.72J

×100%=50%．
（2）由圖1所示彈簧測(cè)力計(jì)可知，
彈簧測(cè)力計(jì)的量程是0～5N，
∵繩子的拉力F=

G物體+G動(dòng)滑輪

n

，
∴G_{動(dòng)滑輪}=nF-G_物體=3×2.4N-3.6N=3.6N，
當(dāng)物體重力是12N時(shí)，
拉力：F′=

G物體′+G動(dòng)滑輪

n

=

12N+3.6N

3

=5.2N＞5N，
超出彈簧測(cè)力計(jì)的量程，因此不能用該彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)重物C．
（3）忽略繩重及一切摩擦?xí)r，
拉力F=

G物體+G動(dòng)滑輪

n

，
繩子移動(dòng)的距離s=nh，
拉力總功：
W_總=Fs=

G物體+G動(dòng)滑輪

n

×nh=（G_物體+G_{動(dòng)滑輪}）h，
滑輪組的效率：
η=

W

W總

=

G物體h

(G物體+G動(dòng)滑輪)h

=

G物體

G物體+G動(dòng)滑輪

=

1

1+ G動(dòng)滑輪 G物

，
由此可見：同一滑輪組的機(jī)械效率隨著物重的增加而變大．
故答案為：（1）勻速；2.4；50；（2）C；所需拉力超過彈簧測(cè)力計(jì)的量程；（3）變大．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、求滑輪組效率、對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)、分析滑輪組的效率隨物體重力大小如何變化等，本題有一定的難度；要正確解題，需要：掌握彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)方法、會(huì)應(yīng)用功的公式求功、熟練應(yīng)用效率公式．