Question

（2005?東城區一模）如圖甲乙所示，為了研究分別由“兩定一動和一定兩動組成的滑輪組的機械效率”的情況，請你：
（1）在圖乙上畫出滑輪組的繞線方法（所給滑輪都用上）．
（2）若不考慮繩重、軸與輪的摩擦，用兩個滑輪組分別提升同一重物G，測得甲圖中的動滑輪重為G_甲，且G_甲：G=1：4；測得乙圖中的兩個動滑輪總重為G_乙，且G_乙：G=9：20．通過計算可知：甲滑輪組的機械效率η_甲是乙滑輪組機械效率η_乙的

1.16

倍．
（3）若甲滑輪組繩子自由端的拉力F₁為10N，則乙滑輪組繩子自由端的拉力F₂為

8.7

N．
（4）通過對甲、乙兩個滑輪組的研究，你認為影響滑輪組機械效率的主要原因是：

在提升同一重物G時，所做的額外功越少，滑輪組的機械效率越高

．
（5）若甲滑輪組提升的物重變為原物重的2倍，則甲滑輪組的機械效率可以得到提高的原因是：

在額外功一定時，所做的有用功越多，滑輪組的機械效率越高

．

Answer 1

分析：（1）根據要求進行繞線，甲圖應從動滑輪繞起；乙圖應從定滑輪繞起；
（2）根據公式η=

W有用

W總

×100%來判斷，其中W_總=W_有用+W_額，W_總=Gh，W_額=G_動h；
（3）根據F=

1

n

（G_物+G_動）進行分析，其中n是承擔物重的繩子段數；
（4）分析甲乙兩個滑輪組的不同之處，得出動滑輪重力（或額外功）對機械效率的影響；
（5）根據有用功對機械效率的影響進行分析，額外功不變，有用功越多，則機械效率越高．

解答：解：（1）乙圖應從定滑輪繞起，繞線如圖所示：

（2）η_甲=

Gh

G甲h+Gh

×100%=

4

1+4

=

4

5

η_乙=

Gh

G乙h+Gh

×100%=

20

9+20

=

20

29

則η_甲：η_乙=

4

5

：

20

29

=1.16；
（3）甲圖應從動滑輪繞線，如圖所示：

由圖知，此滑輪組由3段繩子承擔物重，所以F_甲=

1

3

（G+G_甲），F_甲=10N，G_甲：G=1：4，所以G=24N；
乙圖由4段繩子承擔物重，所以F_乙=

1

4

（G+G_乙）=

1

4

×（24N+

9

20

×24N）=8.7N；
（4）由上知，兩滑輪組提升的重物相同，所做的有用功相同，動滑輪的總量越小，則額外功越少，滑輪組的機械效率越高；
（5）若甲滑輪組提升的物重變為原物重的2倍，額外功不變，有用功增大，所以有用功在總功中所占的比值變大，滑輪組的機械效率升高．
故答案為：（1）見上圖；
（2）1.16；
（3）8.7；
（4）在提升同一重物G時，所做的額外功越少，滑輪組的機械效率越高；
（5）在額外功一定時，所做的有用功越多，滑輪組的機械效率越高．

點評：此題主要探究影響滑輪組機械效率的實驗，考查了滑輪組的組裝，滑輪組機械效率的計算，滑輪組的省力特點．