Question

（2011?吉安三模）在“測滑輪組機械效率”的實驗中
（1）圖甲是小強實驗中的情景，下表是他記錄的一組數(shù)據(jù)．

鉤碼總重G/N	鉤碼上升高度h/m	測力計拉力F/N	測力計移動距離s/m
2	0.05	0.4	0.15

①由表中數(shù)據(jù)可計算出，滑輪組對鉤碼做的有用功為0.1J，人做的總功為

0.06

J．
②對以上兩個計算結(jié)果進行比較，其不合理之處是

總功小于有用功

；結(jié)合彈簧測力計放大圖，可知小強的錯誤是

測力計讀數(shù)錯誤，應(yīng)為0.8N

．
（2）小紅在小強實驗的基礎(chǔ)上多使用一個滑輪也做了實驗，如圖乙所示．小紅多使用一個滑輪，目的是為了改變

拉力的方向

．
（3）這兩位同學(xué)使用各自的滑輪組提升相同的重物時，若忽略繩重及摩擦，它們的機械效率

相同

（選填“相同”或“不相同”），理由是：

動滑輪重力相同，提升重物也相同

．
（4）如果這兩位同學(xué)用彈簧測力計拉著物體加速上升，測得滑輪組的機械效率將會

偏低

（選填“偏高”、“偏低”或“不變”）
（5）如果將重大于2N的鉤碼掛在圖甲中滑輪組下，根據(jù)題中已有的信息可以判斷出這時滑輪組的機械效率應(yīng)在

83.3～97.3%

范圍內(nèi)．

Answer 1

分析：（1）①據(jù)公式W_總=Fs可求出人做的總功；②由于額外功不可避免，因此總功一定會大于有用功才合理；重新讀取彈簧測力計的示數(shù)，注意看清分度值；
（2）增加的滑輪作為定滑輪使用，改變了力的方向；
（3）在額外功、有用功均相同的情況下，機械效率一定相同；
（4）加速運動時，繩端受的是不平衡的力的作用，此時測力計的示數(shù)會偏大，進而影響機械效率的結(jié)果；
（5）先要判斷動滑輪的重，再根據(jù)彈簧測力計的最大量程，判斷鉤碼的最大重力，進而計算出滑輪組的最大機械效率．

解答：解：（1）①人做的總功W_總=Fs=0.4N×0.15m=0.06J；②總功為0.06J，小于有用功0.1J，這是不合理的；彈簧測力計的分度值為0.2N，故其正確的示數(shù)為0.8N，而不是0.4N；
（2）讀圖乙可知，增加了一個定滑輪后，拉力的作用方向改變了，省力情況不變；
（3）在忽略繩重及摩擦?xí)r，滑輪組的額外功來自于動滑輪，比較甲乙兩圖可知，動滑輪個數(shù)相同，提升的重物也相同，因此，它們的機械效率相同；
（4）當彈簧測力計拉著物體加速上升時，此時繩端受的是不平衡的力，測力計的示數(shù)大于物體對繩端的拉力，因此，所求得的總功偏大，機械效率會偏低；
（5）當掛2N鉤碼時滑輪組的機械效率：η₁=

G

3F

=

2N

0.8N×3

=83.3%，
動滑輪的重：G_動=0.8N×3-2N=0.4N，
當繩端拉力達到彈簧測力計的最大稱量5N時，鉤碼的重為：G′=5N×3-0.4N=14.6N，
則滑輪組能達到的最大機械效率為：η₂=

G′

3F′

=

14.6N

3×5N

=97.3%，
故這時滑輪組的機械效率應(yīng)在83.3～97.3%范圍內(nèi)．
故答案為：（1）①0.06； ②總功小于有用功； 測力計讀數(shù)錯誤，應(yīng)為0.8N；  （2）拉力的方向；  （3）相同，動滑輪重力相同，提升重物也相同；
（4）偏低；  （5）83.3～97.3%．

點評：（1）考查了彈簧測力計的正確讀數(shù)與功的理解和計算；
（2）考查了通過讀圖，分析滑輪組的特點；
（3）考查了影響機械效率的因素，明確在額外功、有用功不變的情況下，機械效率不變；
（4）通過此問題的考查，讓我們明白了為什么在實驗中要勻速拉動繩子，才能準確測出拉力的大�。�
（5）確定滑輪組機械效率的范圍應(yīng)從最小值和最大值兩方面入手進行計算，最小值為鉤碼重2N時的機械效率，最大值的確定則要通過彈簧測力計的量程來最終推導(dǎo)得出．