Question

19．在用滑輪組提升重物的實(shí)驗(yàn)中，若要“測(cè)該滑輪組機(jī)械效率”：
（1）實(shí)驗(yàn)中，在測(cè)量繩端所受的拉力時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)勻速上升（填“保持靜止”或“勻速上升”）．

鉤碼重（N）	拉力F （N）	鉤碼移動(dòng)距離（m）	繩末端移動(dòng)距離（m）	有用功（J）	總功（J）	機(jī)械效率
0.96	0.32	0.10	0.40

（2）實(shí)驗(yàn)中測(cè)得數(shù)據(jù)為上表，請(qǐng)完成表格中空格內(nèi)容．
（3）上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是用右圖中乙裝置測(cè)的（填“甲”或“乙”），并畫出其繞繩的情況．
（4）該實(shí)驗(yàn)中，若在原裝置基礎(chǔ)上，想改變拉力的方向，可以采取的方法是只連接一個(gè)動(dòng)滑輪的方法；不考慮繩重及摩擦，改裝后的機(jī)械效率將不變（填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）在測(cè)量繩端所受的拉力時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)勻速上升；
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，由W_有=G_物h求有用功；根據(jù)W=Fs求總功，根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{W}$求機(jī)械效率；
（3）根據(jù)繩子自由端移動(dòng)的距離與物體升高的高度的關(guān)系s=nh，確定繩子的有效段數(shù)，根據(jù)“偶定奇動(dòng)”繞繩；
（4）若在原裝置基礎(chǔ)上，想改變拉力的方向，可以采取的方法是繩子的一端先從動(dòng)滑輪連接；
不考慮繩重及摩擦，額外功的來(lái)源是克服動(dòng)滑輪自重做的，W_額外=G_動(dòng)h，總功為W=G_動(dòng)h+G_物h，
根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{W}$分析討論．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中，在測(cè)量繩端所受的拉力時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)勻速上升，此時(shí)作用在繩子自由端的拉力大小才等于測(cè)力計(jì)的示數(shù)；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，有用功：W_有=G_物h=0.96N×0.1m=0.096J，
做的總功：W=Fs=0.32N×0.4m=0.128J，
滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{W}$=$\frac{0.096J}{0.128J}$×100%=75%；
如下表所示：

鉤碼重（N）	拉力F （N）	鉤碼移動(dòng)距離（m）	繩末端移動(dòng)距離（m）	有用功（J）	總功（J）	機(jī)械效率
0.96	0.32	0.10	0.40	0.096	0.128	75%

（3）根據(jù)繩子自由端移動(dòng)的距離與物體升高的高度的關(guān)系s=nh可知，繩子的有效段數(shù)：
n=$\frac{s}{h}=\frac{0.4m}{0.1m}$=4；
用甲裝置有效段數(shù)最多為3，故上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是用右圖中乙裝置測(cè)的，根據(jù)“偶定奇動(dòng)”原則可知，繩子一端先從定滑輪的下面掛鉤繞起，其繞繩的情況如下左圖所示：

（4）該實(shí)驗(yàn)中，若在原裝置基礎(chǔ)上，想改變拉力的方向，在原來(lái)的連接基礎(chǔ)上，可采用只連接一個(gè)動(dòng)滑輪的方法，如上右圖所示；
不考慮繩重及摩擦，額外功是克服動(dòng)滑輪自重做的功：W_額外=G_動(dòng)h，
有用功：W_有=G_物h，
總功：W_總=G_動(dòng)h+G_物h，
改裝后的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{{G}_{物}h}{{G}_{動(dòng)}h{+G}_{物}h}$=$\frac{{G}_{物}}{{G}_{動(dòng)}{+G}_{物}}$，因物體的重和動(dòng)滑輪的重沒(méi)有改變，故改裝后的機(jī)械效率將不變．
故答案為：（1）勻速上升；（2）如上表所示；（3）乙；如上左圖所示；（4）只連接一個(gè)動(dòng)滑輪的方法，如上右圖所示；不變．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)該滑輪組機(jī)械效率，考查有用功、額外功的及機(jī)械效率的計(jì)算和滑輪組的連接、影響機(jī)械效率的因素．