Question

在“測(cè)定滑輪組的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，使用如圖所示的定滑輪和動(dòng)滑輪．被拉起的鉤碼重2N，作用在繩子自由端的實(shí)際拉力為0.8N，繩子自由端移動(dòng)的距離為0.3m，鉤碼升高的距離為0.1m．根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)可知：
（1）對(duì)滑輪組做的總功是

 

J．
（2）滑輪組做的有用功是

 

J．
（3）該滑輪組的機(jī)械效率是

 

．
（4）在圖中畫出實(shí)驗(yàn)時(shí)滑輪組上繩子的繞法，并用箭頭標(biāo)出拉力F的方向．

Answer 1

分析：（1）滑輪組繩子末端拉力做的功稱為總功，用W_總=FS計(jì)算；
（2）滑輪組克服被提升物體重力做的功稱為有用功，用W_有用=Gh計(jì)算；
（3）機(jī)械效率等于有用功和總功的比值，用η=

W有用

W總

×100%求出；
（4）物體被提高的高度為h，繩子末端移動(dòng)的距離為S，則S=nh，求出繩子段數(shù)n后，按“奇動(dòng)偶定”的原則繞線．

解答：解：（1）作用在繩子自由端的實(shí)際拉力為0.8N，繩子自由端移動(dòng)的距離為0.3m，
∴總功為W_總=FS=0.8N×0.3m=0.24J
答：對(duì)滑輪組做的總功是0.24J．
（2）被拉起的鉤碼重2N，鉤碼升高的距離為0.1m，
∴有用功為W_有用=Gh=2N×0.1m=0.2J
答：滑輪組做的有用功是0.2J．
（3）根據(jù)有用功和總功，計(jì)算機(jī)械效率
∴機(jī)械效率為η=

W有用

W總

×100%=

0.2J

0.24J

×100%=83.3%
答：該滑輪組的機(jī)械效率是83.3%．
（4）繩子自由端移動(dòng)的距離為0.3m，鉤碼升高的距離為0.1m，
∴與動(dòng)滑輪相連的繩子段數(shù)為：n=

S

h

=

0.3m

0.1m

=3
3為奇數(shù)，所以繩子起始端要系在動(dòng)滑輪的掛鉤上，然后往定滑輪的邊框開始繞線，如下圖所示．
答：滑輪組繩子繞線如下圖：

點(diǎn)評(píng)：（1）滑輪組做的有用功是提升物體重力做的功，額外功是克服動(dòng)滑輪重力和繩子重力及摩擦做的功，總功是拉力做的功，機(jī)械效率等于有用功和總功的比值；
（2）“n”表示承擔(dān)物重的繩子股數(shù)，是與動(dòng)滑輪相連的繩子的股數(shù)，包括連在動(dòng)滑輪的掛鉤（或邊框）及從動(dòng)滑輪引出的拉繩的自由端，如“n”是奇數(shù)，從動(dòng)滑輪掛鉤連起；如“n”是偶數(shù)，從定滑輪掛鉤連起，簡(jiǎn)稱“奇動(dòng)偶定”．