Question

10．如圖是測定滑輪組機(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?jiān)趫D中畫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．豎直勻速拉彈簧秤，使重物上升一段距離，讀出彈簧測力計(jì)示數(shù)；
E．用刻度尺分別量出重物上升的距離和繩的自由端彈簧測力計(jì)移動(dòng)的距離
F．由測得的數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%，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，請計(jì)算該滑輪組的機(jī)械效率η=66.7%．
（4）你能分析一下效率不是100%的原因嗎？請你試著寫出兩條：機(jī)械本身的重力及其摩擦等、動(dòng)滑輪自重不能忽略．

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；彈簧測力計(jì)的示數(shù)是不變的，才能快速準(zhǔn)確測出拉力的大小；用刻度尺主要測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=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×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）D、為了更加準(zhǔn)確的測出拉力的大小，減小實(shí)驗(yàn)誤差，必須豎直勻速拉動(dòng)彈簧測力計(jì)，
E、為了計(jì)算機(jī)械效率，必須用刻度尺分別量出重物上升的距離及繩的自由端彈簧測力計(jì)移動(dòng)的距離，
F、根據(jù)滑輪組的機(jī)械效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%，實(shí)驗(yàn)原理為η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%；
（3）已知重物上升了0.1m，則繩自由端移動(dòng)的距離為0.3m，
由機(jī)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%；
（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，動(dòng)滑輪自重不能忽略、滑輪與軸之間存在摩擦等．
故答案為：（1）如上圖；（2）D、豎直勻速；彈簧測力計(jì)示數(shù)；E、重物上升的距離；繩的自由端彈簧測力計(jì)；F、η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%；（3）66.7%；（4）機(jī)械本身的重力及其摩擦等；動(dòng)滑輪自重不能忽略．

點(diǎn)評 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．