Question

【題目】用如圖甲所示的裝置探究滑輪組的機械效率η與動滑輪重G動的關系：（忽略繩重和摩擦）
（1）實驗時，應豎直向下拉動彈簧測力計；
（2）若重物以0.1m/s的速度勻速上升，則彈簧測力計豎直向下移動的速度為m/s
（3）改變動滑輪重，提升同一物體進行多次實驗，獲得數據并繪制出如圖乙所示的圖象，分析可知：被提升物體所受的重力相同時，動滑輪越重，滑輪組的機械效率越 ．
（4）分析圖象中的A點可知，被提升物體所受的重力為N．
（5）某同學想進一步探究滑輪組的機械效率η是否與承擔動滑輪的繩子的段數有關，請在丙圖中畫出最省力的繩子的繞法．

Answer 1

【答案】
（1）勻速
（2）0.2
（3）低
（4）3
（5）解：某同學想進一步探究滑輪組的機械效率η是否與承擔動滑輪的繩子的段數有關，原圖中繩子的有效段數為2，因作用在繩子自由端的力F= ，當有效段數為3時，即為最省力的繩子的繞法，根據“偶定奇動”，繩子的一端先從動滑輪連起，如下所示：

【解析】解：（1）實驗時，應勻速豎直向下拉動彈簧測力計，系統處于平衡狀態，此時測力計示數才等于拉力的大小；（2）由圖可在，繩子的有效段數為n=2，因繩子自由端移動的距離s與物體升高的高度h的關系為：s=nh，兩邊同除以時間t，則有v自=nv物 ， 故若重物以0.1m/s的速度勻速上升，則彈簧測力計豎直向下移動的速度為：v自=nv物=2×0.1m/s=0.2m/s；（3）改變動滑輪重，提升同一物體進行多次實驗，獲得數據并繪制出如圖乙所示的圖象，分析可知：被提升物體所受的重力相同時，動滑輪越重，滑輪組的機械效率越低；（4）分析圖象中的A點可知，動滑輪的重G動=1N，對應的機械效率η=75%，設物體提升的高度為h，W有=Gh，因忽略繩重和摩擦，故額外功的唯一來源是克服動滑輪的重做的功，W額外=G動h，總功：
W總=W有+W額外=Gh+G動h，
機械效率η= = = ，即75%= ，故G=3N．
所以答案是：（1）勻速；（2）0.2；（3）低；（4）3；（5）如題圖．