Question

18．如圖是測定滑輪組機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．豎直勻速向上拉彈簧秤，使重物上升一段距離，讀出測力計的示數(shù)；
E．用刻度尺分別量出物體和測力計移動的距離；F．由測得的數(shù)據(jù)，求出滑輪組的機械效率．
（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械效率η=66.7%．若本實驗中沒有刻度尺，能（選填“能”或“不能”）測出滑輪組的機械效率，若能測其表達式為η=$\frac{G}{F•n}$（若不能，請寫出理由）
（4）你能分析一下效率不是100%的原因嗎？請你試著寫出兩條：沒有考慮動滑輪自重、沒有考慮繩與滑輪間有摩擦．

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，才能快速準確測出拉力的大�。�
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）任何機械本身都受到重力作用，相對運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）為了更加準確的測出拉力的大小，減小實驗誤差，須豎直勻速拉動彈簧秤，
（3）已知重物上升了10cm，則繩自由端移動的距離為30cm，
由機械效率公式得出：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{4N×0.1m}{2N×0.3m}$≈66.7%．
若本實驗中沒有刻度尺能測出滑輪組的機械效率，若能測其表達式為η=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{F•nh}$=$\frac{G}{F•n}$；
（4）因為機械在運動時都有額外功，如：機械本身的重力及其摩擦等．
故答案為：（1）見上圖；
（2）豎直勻速向上；
（3）66.7%；能；η=$\frac{G}{F•n}$；
（4）動滑輪自重；繩與滑輪間有摩擦．

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械效率的計算．