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

彈簧測力計

和

鉤碼

；
（2）實驗中需要測的物理量有

拉力F

、

繩自由端移動的距離S

、

重物的重G

、

重物上升的距離h

；
（3）該同學實驗時，記錄的數(shù)據(jù)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(shù)/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(jù)表中的數(shù)據(jù)畫出該同學實驗時滑輪組的裝置圖
（5）實驗中彈簧測力計應該做

豎直向上勻速

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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)？
答：

刻度尺

，

重物上升的距離h

，

繩自由端移動的距離S

（7）你認為提高滑輪組的機械效率有哪些辦法？至少說兩種．

減小動滑輪的重

，

適當增加重物的重

．

Answer 1

分析：（1）在實驗中，需要的器材有刻度尺，鉤碼，彈簧秤，鐵架臺，一個定滑輪和一個動滑輪組成的兩種繞法不同的滑輪組，細繩．
（2）在實驗中需要測量的物理量有：物重，拉力，物體上升的高度，拉力移動的距離；
（3）W_有用=Gh，而W_總=Fs，滑輪組的機械效率公式η=

W有

W總

×100%；
（4）由表中數(shù)據(jù)可知，繩自由端拉動的距離為物體提高的高度的3倍，所以繩子的股數(shù)為3股；
（5）用彈簧測力計時，只有在勻速拉動時，拉力的大小才是不變的，彈簧測力計的示數(shù)是不變的，才能快速準確測出拉力的大小．
（6）根據(jù)繩子的股數(shù)n，可以推出測力計移動的距離s與鉤碼上升的距離h的關系：s=nh，
滑輪組的機械效率公式η=

W有

W總

×100%=

Gh

Fs

=

Gh

Fnh

=

G

nF

．
（7）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．
當其他因素相同時動滑輪越重，機械效率越小；其他因素相同時物體越重，機械效率越大；
其他因素相同時繩重及摩擦越小，機械效率越大．

解答：解：（1）根據(jù)已準確的實驗器材，可知還需要彈簧測力計和鉤碼，故答案為：彈簧測力計、鉤碼；
（2）據(jù)公式W_有用=Gh，W_總=Fs，需要測量的物理量為：距離與重力，
故答案為：拉力F、繩自由端移動的距離S、重物的重G、重物上升的距離h；
（3）W_有用=Gh=50N×0.15m=7.5J，W_總=Fs=20N×0.45m=9J，η=

W有

W總

×100%=

7.5J

9J

×100%=83.3%；
故答案為：7.5、9、83.3%；

物重/N	物體提高的高度/m	彈簧測力計讀數(shù)/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）已知承重動滑輪繩子的股數(shù)為3股，如圖所示：
（5）為準確測出拉力的大小，必須使彈簧測力計豎直向上勻速拉動物體，故答案為：豎直向上勻速；
（6）根據(jù)測力計移動的距離s和鉤碼上升的距離h的關系跟繩子股數(shù)n的關系式：s=nh，也可計算出機械效率，
故答案為：刻度尺、重物上升的距離h、繩自由端移動的距離s；
（7）根據(jù)影響滑輪組機械效率的因素，當其他因素相同時動滑輪越重，機械效率越小；
其他因素相同時物體越重，機械效率越大，故答案為：減小動滑輪的重、適當增加重物的重．

點評：本題主要考查了測定滑輪組機械效率的實驗有關事項及其機械效率的計算與分析．