Question

某同學在做“測定滑輪組機械效率”的實驗中
（1）他所準備的實驗器材有：滑輪，細繩，鐵架臺，直尺，還需

 

和

 

．
（2）實驗中需要測的物理量有

 

、

 

、

 

、

 

．
（3）該同學實驗時，記錄的數據在表格中，請認真填寫所缺少的部分

物重/N	物體提高的高度/m	彈簧測力計讀數/N	繩自由端拉動距離/m	有用功/J	總功/J	機械效率
50	0.15	20	0.45

（4）根據表中數據，在圖中畫出該同學實驗時滑輪組的連接置圖．

（5）實驗中彈簧測力計應該

 

運動．
（6）同學乙觀察并分析了甲的實驗后，認為甲的實驗中，可少用一種器材，少測兩個數據也能測出滑輪組的機械效率，通過和甲討論并經過老師的認定，他的方案是可行的，請你分析一下，去掉的器材是什么？少測哪兩個數據？
答：去掉

 

；少測兩個數據是

 

，

 

．

Answer 1

分析：（1）在測量滑輪組的機械效率，需要測量有用功和總功．在此實驗中，有用功是克服鉤碼的重力做的功，所以還需要鉤碼．同時還需要測量繩端拉力，所以還需要用到彈簧測力計．
（2）要測量機械效率，需要計算有用功和總功．W_有用=Gh、W_總=Fs，所以需要測量物體的重力、物體上升的高度、繩端拉力、繩端移動的距離．
（3）要解決此題，需要掌握有用功、總功、機械效率的概念．W_有用=Gh、W_總=Fs、η=

W有用

W總

．
（4）要解決此題，首先根據物體上升高度與繩端移動距離之間的關系：s=nh確定承擔物重的繩子段數，后根據繩子段數繞滑輪組．
（5）為了正確測量拉力，需要使測力計在豎直方向做勻速運動．
（6）要解決此題，首先要掌握物體上升高度與繩端移動距離之間的關系：s=nh．
根據公式：η=

W有用

W總

=

Gh

Fs

=

Gh

F?nh

=

G

nF

．

解答：解：（1）在此實驗中，提升的物體是鉤碼，同時需要用到測力計測量鉤碼的重力和繩端拉力．
故答案為：彈簧測力計；鉤碼．
（2）有用功是克服物體的重力做的功，所以需要測量物體的重力G、物體上升的高度h；總功是指繩端拉力做的功，所以需要測量繩端拉力F和繩端移動的距離s．
故答案為：物體的重力G；物體上升的高度h；彈簧測力計的讀數F；彈簧測力計移動的距離s．
（3）W_有用=Gh=50N×0.15m=7.5J
W_總=Fs=20N×0.45m=9J
η=

W有用

W總

=

7.5J

9J

=83.33%
故答案為：7.5；9；83.33%．

物重/N	物體提高的高度/m	彈簧測力計讀數/N	繩自由端拉動距離/m	有用功/J	總功/J	機械效率
50	0.15	20	0.45	7.5	9	83.3%

（4）由題意知，繩端移動距離是物體上升高度的3倍，所以此滑輪組由3段繩子承擔物重．
故答案為：．
（5）要正確測量繩端拉力，需要沿豎直方向勻速拉動測力計．
故答案為：沿豎直方向勻速．
（6）根據公式η=

Gh

Fs

，其中s=3h，所以η=

G

3F

．所以在此實驗中可以不測量物體上升的高度和繩端移動的距離．
故答案為：刻度尺；物體上升的高度h；彈簧測力計移動的距離s．

點評：此題是測量滑輪組的機械效率，考查了有用功、總功、機械效率的計算．知道有用功是克服物體的重力做的功，總功是克服彈簧測力計做的功，機械效率是有用功與總功之比．