Question

（2012?海門市模擬）小明用如圖所示的實驗裝置進行“測滑輪組機械效率”的實驗．已知物體所受重力為6N．
（1）實驗中，測出了物塊上升的高度為0.1m，彈簧測力計所示的拉力為

2.5

N，則此時滑輪組的機械效率為

80

%，動滑輪的重為

1.5

N（不計繩重和摩擦）．
（2）小明用彈簧測力計拉物體時，先靜止不動測出拉力的大小，再提升物體測出上升的高度和彈簧測力計移動的距離來計算機械效率，則算出的機械效率將偏

大

．
（3）如果要研究滑輪組的機械效率和物重的關(guān)系，如何進行實驗？請簡要寫出實驗方案．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)彈簧測力計的分度值讀出拉力的大小，由圖可知繩子的有效股數(shù)，根據(jù)η=

W有

W總

=

Gh

Fs

=

Gh

Fnh

=

G

nF

求出此時滑輪組的機械效率；不計繩重和摩擦?xí)r，利用F=

1

n

（G_物+G_動）求出動滑輪的重力．
（2）在實驗中影響滑輪組機械效率的因素不光有物重還有動滑輪的重、繩重與摩擦，轉(zhuǎn)動時的拉力大于靜止時的拉力，然后根據(jù)η=

G

nF

判斷機械效率的變化．
（3）要研究滑輪組的機械效率和物重的關(guān)系，應(yīng)控制其他條件不變，只改變物體的重力進行實驗探究．

解答：解：
（1）彈簧測力計的分度值為0.1N，拉力F=2.5N，
由圖可知n=3，
此時滑輪組的機械效率：
η=

W有

W總

=

Gh

Fs

=

Gh

Fnh

=

G

nF

=

6N

3×2.5N

=80%，
不計繩重和摩擦?xí)r，F(xiàn)=

1

n

（G_物+G_動）則
G_動=nF-G_物=3×2.5N-6N=1.5N；
（2）在實驗中影響滑輪組機械效率的因素不光有物重，還有動滑輪的重、繩重與摩擦，
所以滑輪轉(zhuǎn)動時，滑輪與軸之間以及繩與滑輪之間存在摩擦，靜止狀態(tài)彈簧測力計的示數(shù)小于轉(zhuǎn)動時的拉力，
根據(jù)η=

W有

W總

=

Gh

Fs

=

Gh

Fnh

=

G

nF

可知，靜止時算出的機械效率將偏大；
（3）要研究滑輪組的機械效率和物重的關(guān)系，可以使用同一個滑輪組，改變物體的重力，然后分別測出機械效率，進行比較即可．
故答案為：
（1）2.5；80；1.5；  
（2）大；
（3）保持滑輪組不變，不斷增大物體的重力，用測力計分別測出拉力，算出機械效率并進行比較．（保持滑輪組不變，測出不同重物下的機械效率并進行比較．）

點評：（1）此題是測量滑輪組的機械效率，其中要測量繩端拉力，所以有關(guān)測力計的讀數(shù)是很重要的．在讀數(shù)時，要注意測力計的分度值；
（2）本題關(guān)鍵：一是使用滑輪組承擔物重的繩子股數(shù)n的確定（直接從動滑輪上引出的繩子股數(shù)），二是利用好推導(dǎo)公式η=

W有

W總

=

Gh

Fs

=

Gh

Fnh

=

G

nF

求滑輪組的機械效率，三是控制變量法的應(yīng)用．