Question

小麗同學用如圖所示的滑輪組做“測定滑輪組的機械效率”的實驗，已知每個鉤碼質(zhì)量為50g，（1）在圖中畫出滑輪組繩子的繞法，要求施力方向豎直向上．
（2）將鉤碼勻速豎直向上提升20cm，彈簧測力計的示數(shù)為0.8N，則此過程對鉤碼所做的有用功為________J，動力所做的總功為________J，滑輪組的機械效率為________
（不計繩重和摩擦，g取10N/kg）．
（3）若減少兩個鉤碼，則滑輪組的機械效率將________（選填“增大”、“減小”或“不變”）

Answer 1

解：（1）畫圖時由彈簧測力計開始下筆，由于要求施力方向豎直向上，
所以是從彈簧測力計下筆，然后先到動滑輪，再逐一繞過，具體圖形在下面解答中．

（2）有用功是對重物做的功，題目圖中所拉鉤碼有4個，
總質(zhì)量就是4×50g=0.2kg，向上拉升了20cm=0.2m，
所以W_有用=Gh=mgh=0.2×10×0.2=0.4J；
總功是拉力所做的功，拉力為彈簧測力計示數(shù)0.8N；
由于此滑輪組有3段繩子在拉鉤碼，所以拉力移動的距離S=3h=3×0.2=0.6m；
則拉力做的總功W_總=FS=0.8×0.6=0.48J．所以機械效率η==≈83.3%．

（3）減少了兩個鉤碼，則在額外功不變的情況下，有用功就減少了，所以機械效率就減小了．
故答案為：
（1）如圖；
（2）0.4、0.48、83.3%；
（3）減�。�
分析：（1）滑輪組繩子的繞法，在實驗中，有兩種：一是繩子先系在定滑輪的固定掛鉤上，然后再繞過下面的動滑輪--上面的定滑輪這樣反復；二是繩子先系在動滑輪的固定掛鉤上，然后再繞過上面的動滑輪--下面的定滑輪這樣反復．但在具體題目中，要根據(jù)題目的要求來決定繞法．本題中是要求施力方向豎直向上，也就是說最后繩子必須從動滑輪繞出來，從而再往回畫．
（2）利用滑輪組做功時，對鉤碼所做的功為有用功，計算公式為W=Gh．動力（手的拉力）做的功為總功，計算公式為W=FS．而根據(jù)拉重物的繩子有幾段，S就是h的幾倍．
（3）機械效率是有用功占總功的比率，而總功是由有用功（對重物做的功）和額外功（機械損耗帶來的）組成．所以改變機械效率的大小有兩種方法：一、在機械不變的情況下（額外功不變），有用功越多，機械效率就越大；二、在有用功不變的情況下（對重物做的功不變），額外功越少（減輕動滑輪的重，加潤滑油等），機械效率就越大．
點評：本題考查的三個考點都比較基礎，適合于已經(jīng)掌握相當知識點的同學用來鞏固所學．
本題包含了三個考點：
（1）滑輪組的設計組裝，這類考點又有兩類題目，一類就是本題，還有一類是要求有n段繩子在拉重物，此時，如n為奇數(shù)，則繩子是系在動滑輪的固定掛鉤上開始繞；如n為偶數(shù)，則繩子是系在定滑輪的固定掛鉤上開始繞．
（2）求滑輪組的機械效率，要抓住拉力做的是總功，重物被提升做的是有用功，繩子有幾段，拉力移動距離就是重物移動距離的幾倍．
（3）機械效率的改變要抓住是有用功變了，還是額外功變了，然后再根據(jù)機械效率的物理意義來判斷．