Question

如圖所示為“測(cè)量滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)裝置，鉤碼總重6N，彈簧測(cè)力豎直向上勻速拉動(dòng)細(xì)繩時(shí)的示數(shù)如圖所示．（摩擦不計(jì)）
（1）由圖可知，實(shí)驗(yàn)時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)細(xì)繩的拉力為多大？
（2）若鉤碼在3s內(nèi)上升0.3m，則鉤碼上升的速度為多大？
（3）彈簧測(cè)力計(jì)拉力做功的功率為多大？
（4）該滑輪組的機(jī)械效率為多大？
（5）若在原來的鉤碼下再增掛兩個(gè)鉤碼，該滑輪組的機(jī)械效率將如何變化？

Answer 1

分析：（1）由圖知，首先明確彈簧測(cè)力計(jì)的量程和分度值，再讀出其示數(shù)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)即為拉力大小；
（2）知道物體上升的高度和時(shí)間，利用v=

h

t

計(jì)算即可；
（3）拉力移動(dòng)的距離s=nh，已知拉力的大小，先求拉力做的總功W，再利用功率的公式P=

W

t

計(jì)算功率；
（4）已知鉤碼重力和上升高度，可以得到有用功；求出了有用功和總功，利用機(jī)械效率公式η=

W有用

W總

計(jì)算機(jī)械效率；
（5）再增掛兩個(gè)鉤碼時(shí)，額外功不變，改變的是有用功，利用機(jī)械效率公式分析即可得知改變了有用功在總功中的比例．

解答：解：（1）圖中彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.2N，則其示數(shù)為2.4N，即拉力為F=2.4N；
（2）∵上升高度h=0.3m，時(shí)間t=3s，
∴根據(jù)速度公式得：v=

h

t

=

0.3m

3s

=0.1m/s；
（3）由圖可知：n=3
拉力移動(dòng)距離s=nh=3×0.3m=0.9m，
拉力做的總功為W_總=Fs=2.4N×0.9m=2.16J；
拉力的功率為P=

W總

t

=

2.16J

3s

=0.72W；
（4）拉力做的有用功為W_有用=Gh=6N×0.3m=1.8J；
滑輪組機(jī)械效率為η=

W有用

W總

×100%=

1.8J

2.16J

×100%≈83.3%；
（4）由機(jī)械效率公式η=

W有用

W有用+W額

可知，在原來的鉤碼下再增掛兩個(gè)鉤碼，相當(dāng)于增加了有用功而額外功不變，有用功與總功的比值增大，所以機(jī)械效率增加．
答：（1）彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)細(xì)繩的拉力為2.4N；
（2）鉤碼上升的速度為0.1m/s；
（3）彈簧測(cè)力計(jì)拉力做功的功率為0.72W；
（4）該滑輪組的機(jī)械效率為83.3%；
（5）在原來的鉤碼下再增掛兩個(gè)鉤碼，該滑輪組的機(jī)械效率將增加．

點(diǎn)評(píng)：不考慮摩擦，滑輪組的機(jī)械效率與物重和動(dòng)滑輪重有關(guān)：在動(dòng)滑輪重一定時(shí)，提升物重越大，機(jī)械效率越高；在提升物重一定時(shí)，動(dòng)滑輪重越小，機(jī)械效率越大．