Question

在“再探動(dòng)滑輪“實(shí)驗(yàn)中，分別測(cè)出繩受到的拉力F、手移動(dòng)的距離S、鉤碼所受重力G和上升高度h，改變鉤碼數(shù)量再重復(fù)上述步驟2次．（如圖所示）（不計(jì)繩重和摩擦）
（1）額外功為______（用題中給的物理量符號(hào)表示）；
（2）只測(cè)鉤碼重G和繩受到的拉力F，機(jī)械效率表達(dá)式是______；
（3）不測(cè)繩受到的拉力，只測(cè)鉤碼重G和______，也能算出機(jī)械效率．

Answer 1

解：（1）①圖示的裝置是提升鉤碼，克服鉤碼的重力做的功是有用功，等于鉤碼重力和提升高度的乘積，即W_有用=Gh；
②繩子自由端拉力做的功是總功，等于拉力和繩子自由端移動(dòng)距離的乘積，即W_總=FS；
③繩子自由端移動(dòng)的距離S和物體提升的高度h之間的關(guān)系是S=nh，其中n指的與動(dòng)滑輪相連的繩子段數(shù)．
（2）①該裝置的額外功W_額外=W_總-W_有用=FS-Gh；
②只測(cè)鉤碼重G和繩受到的拉力F，機(jī)械效率：η=×100%=×100%=×100%=×100%；
③不測(cè)繩受到的拉力，只測(cè)鉤碼重G和動(dòng)滑輪重G′，則有用功W_有用=Gh；
總功等于對(duì)鉤碼和動(dòng)滑輪總共做的功，即W_總=（G+G′）h；
機(jī)械效率：η=×100%=×100%=×100%．
故答案為：（1）FS-Gh；（2）×100%；（3）動(dòng)滑輪重G′．
分析：對(duì)于以提升重物為目的滑輪組來說：
（1）有用功：為達(dá)到目的做的功，也就是克服鉤碼重力做的功；
（2）總功：繩子自由端的拉力做的功，也就是對(duì)鉤碼和動(dòng)滑輪總共做的功；
（3）額外功：不需要但又不得不做的功，在數(shù)值上等于總功和有用功的差；
（4）機(jī)械效率：有用功和總功的比值，即η=×100%．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了滑輪組的有用功、額外功、總功、機(jī)械效率的計(jì)算，是中考關(guān)于滑輪組考查的重點(diǎn)內(nèi)容．