Question

在 測(cè)定滑輪組的機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中．選用的滑輪每個(gè)重0.6N，每個(gè)鉤碼重2N，彈簧測(cè)力計(jì)的最大量程為2.5N．現(xiàn)掛3個(gè)鉤碼：
（1）要完成此實(shí)驗(yàn)最少需______個(gè)定滑輪，______個(gè)動(dòng)滑輪．
（2）繩子自由端的拉力至少為_(kāi)_____N．
（3）在實(shí)驗(yàn)中勻速拉動(dòng)繩子時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為2.5N，鉤碼升高10cm，則有用功為_(kāi)_____J，總功為_(kāi)_____J，機(jī)械效率為_(kāi)_____．
（4）在實(shí)驗(yàn)中若被提升的物體重力一定，則適當(dāng)______（填“增加”或“減小”）動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)，就越省力．滑輪組的機(jī)械效率就越______．

Answer 1

解：（1）3個(gè)鉤碼的重力G_物=2N×3=6N，彈簧測(cè)力計(jì)的最大量程為F=2.5N，不考慮動(dòng)滑輪重力和繩子摩擦?xí)r，需要的繩子段數(shù)n===2.4，故要用三根繩子承擔(dān)物重，當(dāng)三根繩子承擔(dān)物重時(shí)，至少要用1個(gè)定滑輪和1個(gè)動(dòng)滑輪；如下圖：

故答案為：1；1．
（2）因?yàn)榛�輪組由3段繩子承擔(dān)物重，由省力公式計(jì)算出繩子自由端的拉力
所以F===2.2N
故答案為：2.2．
（3）鉤碼升高10cm時(shí)，滑輪組做的有用功：W_有用=G_物h=6N×0.1m=0.6J
因?yàn)橛?段繩子承擔(dān)物重，所以s=3h=3×0.1m=0.3m；
∴總功：W_總=Fs=2.5N×0.3m=0.75J
機(jī)械效率：η==×100%=80%
故答案為：0.6；0.75；80%．
（4）被提升的物體重力一定，有用功是一定的；增加動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)時(shí)，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)會(huì)增加，會(huì)越省力，但是額外功增大，機(jī)械效率就降低．
故答案為：增加；低．
分析：（1）計(jì)算出鉤碼的總重力，比較彈簧測(cè)力計(jì)的最大拉力的關(guān)系得出由幾根繩子承擔(dān)物重，然后確定有定滑輪和動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)．
（2）滑輪組繩子自由端的拉力與提升的物體重力、動(dòng)滑輪重力以及與動(dòng)滑輪相連的繩子段數(shù)之間的關(guān)系式是
F=，據(jù)此計(jì)算出繩子自由端的拉力．
（3）有用功是克服鉤碼的重力做的功，用公式W_有用=Gh計(jì)算；總功是拉力F做的功，用W_總=Fs計(jì)算，繩子自由端移動(dòng)的距離與物體升高的高度之間的關(guān)系是S=nh；根據(jù)η=代入相關(guān)數(shù)據(jù)就可以計(jì)算出機(jī)械效率．
（4）被提升的物體重力一定，有用功是一定的；增加（或減�。﹦�(dòng)滑輪個(gè)數(shù)，就相當(dāng)于增大（或減�。┝祟~外功；根據(jù)機(jī)械效率的計(jì)算公式就能分析出機(jī)械效率的變化．
點(diǎn)評(píng)：此題是測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率，主要考查了滑輪組的省力特點(diǎn)及滑輪組的組裝，同時(shí)還考查了影響滑輪組機(jī)械效率的因素以及機(jī)械效率的計(jì)算．