Question

18．如圖是測(cè)定滑輪組機(jī)械效率時(shí)所用的滑輪，若使繩端的拉力沿向上的方向
（1）請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出該滑輪組的繩子繞法．
（2）完善下列實(shí)驗(yàn)步驟：
A．按組裝圖把實(shí)驗(yàn)器材裝配好；B．用彈簧秤測(cè)量出重物的重力；
C．在動(dòng)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(cè)力計(jì)的示數(shù)；
E．用刻度尺分別量出物體和測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離；F．由測(cè)得的數(shù)據(jù)，求出滑輪組的機(jī)械效率．
（3）在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，若物重4N，重物上升了0.1m，彈簧秤示數(shù)為2N，請(qǐng)計(jì)算該滑輪組的機(jī)械效率η=66.7%．若本實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有刻度尺，能（選填“能”或“不能”）測(cè)出滑輪組的機(jī)械效率，若能測(cè)其表達(dá)式為η=$\frac{G}{F•n}$（若不能，請(qǐng)寫(xiě)出理由）
（4）你能分析一下效率不是100%的原因嗎？請(qǐng)你試著寫(xiě)出兩條：沒(méi)有考慮動(dòng)滑輪自重、沒(méi)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(dāng)在用彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，只有在勻速拉動(dòng)時(shí)，拉力的大小才是不變的；
彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是不變的，才能快速準(zhǔn)確測(cè)出拉力的大小．
用刻度尺主要測(cè)量的就是鉤碼上升的距離與繩端移動(dòng)的距離．
（3）根據(jù)滑輪組的機(jī)械效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$×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(duì)運(yùn)動(dòng)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(shí)繩端的拉力方向是向上的，如圖所示：

（2）為了更加準(zhǔn)確的測(cè)出拉力的大小，減小實(shí)驗(yàn)誤差，須豎直勻速拉動(dòng)彈簧秤，
（3）已知重物上升了10cm，則繩自由端移動(dòng)的距離為30cm，
由機(jī)械效率公式得出：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{4N×0.1m}{2N×0.3m}$≈66.7%．
若本實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有刻度尺能測(cè)出滑輪組的機(jī)械效率，若能測(cè)其表達(dá)式為η=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{F•nh}$=$\frac{G}{F•n}$；
（4）因?yàn)闄C(jī)械在運(yùn)動(dòng)時(shí)都有額外功，如：機(jī)械本身的重力及其摩擦等．
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；
（2）豎直勻速向上；
（3）66.7%；能；η=$\frac{G}{F•n}$；
（4）動(dòng)滑輪自重；繩與滑輪間有摩擦．

點(diǎn)評(píng) 本題不光考查了滑輪組實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)，同時(shí)也考查了滑輪組的作圖及其機(jī)械效率的計(jì)算．