組裝測定滑輪組機械效率的實驗裝置

① 請利用圖所示的實驗裝置，設計一個實驗，測動滑輪的機械效率，請寫出主要實驗步驟、畫出實驗數據記錄表。

（1）將彈簧測力計調零，然後用彈簧測力計測出鉤碼所受到的重力G，並記錄到實驗數據記錄表中。（或用調好的彈簧測力計測出鉤碼所受到的重力G，並記錄在表格中。） （2）按示意圖組裝實驗器材。 （3）用彈簧測力計豎直向上拉動繩子自由端，使彈簧測力計從圖中的位置A＇勻速豎直上升到位置B＇，鉤碼從位置A勻速上升到位置B。用彈簧測力計測出繩子自由端受到的拉力F，用刻度尺測出AB間的距離h，A＇B＇間的距離s，將F、s和h的數值記錄到實驗數據記錄表中。 （4）根據

② 如圖所示，是用來測量滑輪組機械效率的實驗裝置：（1）實驗時要豎直向上______拉動彈簧測力計．（2）若鉤

（1）如果抄不勻速提升，將會使讀襲數不等於繩子自由端的拉力，影響計算，因此應該勻速拉動；
（2）拉力F=2N+0.4N=2.4N；
動滑輪有3段繩子承擔，拉力移動的距離就是物體移動距離的3倍，因此彈簧測力計需向上移動30cm；
機械效率η=

W有

W總

＝

Gh

FS

＝

6N×0.1m

2.4N×0.3m

＝83.3%
（3）機械效率η=

W有

W總

＝

Gh

FS

＝

8N×0.1m

3.2N×0.3m

＝83.3%
小紅改變了提升的速度，但機械效率不變，因此小紅的探究結果：滑輪組的機械效率和物體提升速度無關；
小華改變了物體的重力，機械效率變大，因此小華的探究結果：滑輪組的機械效率與所掛物體的重力有關；
故答案：（1）勻速．
（2）2.4；30；83.3%．
（3）83.3%；
小紅的探究結果：滑輪組的機械效率和物體提升速度無關；
小華的探究結果：滑輪組的機械效率與所掛物體的重力有關．（或同一滑輪組，所提物體越重，其機械效率越高）

③ 在「測定滑輪組的機械效率」的實驗中，所用裝置如圖所示．（1）安裝好實驗器材後，記下鉤碼和拴住彈簧測

（1）如圖，用滑輪組拉動物體上升時，繩端要豎直向上勻速直線拉內動，勻速直線拉動時要讀容出彈簧測力計的示數，即繩端的拉力．
（2）鉤碼上升了0.2m，物體由三段繩子承擔，所以s=3h=3×0.2m=0.6m．故線端上移的距離錯誤．
W_有=Gh=1.5N×0.2m=0.3J．故有用功正確．
W_總=Fs=0.6N×0.6m=0.36J．故總功錯誤．
η=

W有

W總

=

0.3J

0.36J

=83.3%．
故答案為：（1）豎直；勻速；彈簧測力計示數；（2）線端上移的距離；總功；83.3%．

④ 小雪和小紅在「測滑輪組機械效率」的實驗中，一起組裝好如圖1所示的實驗裝置，他們分別記下了鉤碼和彈簧

（1）實驗時應豎直向上勻速拉動測力計．
（2）有用功不可能等於總功，滑輪組效率不可能為100%，因此實驗數據有錯誤；
由圖1所示滑輪組可知，其承重繩子的有效股數n=3，鉤碼上升的高度h=0.1m，
則測力計移動的距離s=nh=3×0.1m=0.3m，由表中實驗數據可知，彈簧測力計提升的高度0.2錯誤．
（3）滑輪組的效率η=

W有用

W總

×100%=

Gh

Fs

×100%=

2N×0.1m

1N×0.3m

×100%≈66.7%．
（4）由表中實驗數據可知，使用同一滑輪組提升鉤碼，提升鉤碼上升的高度相同而鉤碼重力不同，滑輪組效率不同，鉤碼重力越大，滑輪組效率越大，由此可得：使用同一滑輪組，增加鉤碼的重力可以提高滑輪組的機械效率．
（5）小雪僅根據兩組實驗數據就得出結論，實驗次數太少，結論具有偶然性與片面性，為得出普遍結論，應進行多次實驗，測出多組實驗數據．
（6）①繩子與滑輪間、滑輪與輪軸間存在摩擦力，滑輪組繞法不同，提升相同重物時的摩擦力不同，可以影響滑輪組的機械效率．
②實驗時，對測力計讀數錯誤，或提升物體高度讀數錯誤，或沒有沿豎直方向勻速拉動測力計都會造成滑輪組效率不同甚至錯誤．
故答案為：（1）豎直；（2）有用功不可能等於總功；彈簧測力計提升的高度0.2；（3）66.7；（4）增加鉤碼的重力；（5）實驗次數太少；（6）①滑輪組繞法不同，提升相同重物時的摩擦力不同；②測力計讀數錯誤；提升物體高度讀數錯誤．

⑤ 小洋和小紅在測滑輪組機械效率的實驗中，一起組裝了如圖所示的實驗裝置，他們分別記下了鉤碼和彈簧測力計

（1）測量滑輪組的實驗中應該豎直勻速拉動彈簧測力計；
（2）動滑輪被5根繩子承擔，拉力移動的距離就是物體和動滑輪移動距離的5倍，因此彈簧測力計提升的高度錯了，應為0.5m；
（3）滑輪組的機械效率：η＝

W有

W總

＝

Gh

FS

＝

Gh

F5h

＝

G

5F

＝

2N

5×0.5N

＝80%；
（4）使用滑輪組時，做的額外功不變，增加鉤碼的重，增大了有用功，因此機械效率會變大；
（5）滑輪組的機械效率和物體重、動滑輪重有關，如果動滑輪重不變，物體越重，機械效率越高．因此對滑輪組機械效率產生影響的主要因素有鉤碼重和動滑輪的重．
故答案：（1）勻速豎直；（2）彈簧測力計提升的高度錯了，應為0.5m；
（3）80%；（4）增大；（5）鉤碼重和動滑輪的重．

⑥ 測量動滑輪的機械效率 怎樣組裝實驗器材

n為奇數時，繩子從動滑輪為起始。用一個動滑輪時有三段繩子承擔，其後每增加一個動滑輪增加二段繩子。如：n=5，則需兩個動滑輪（3+2）。n為偶數時，繩子從定滑輪為起始，這時所有動滑輪都只用兩段繩子承擔。如：n=4，則需兩個動滑輪（2+2）。
其次，按要求確定定滑輪個數，原則是：一個動滑輪一般配一個定滑輪。力作用方向不要求改變時，偶數段繩子可減少一個定滑輪；要改變力作用方向，需增加一個定滑輪。
綜上所說，滑輪組設計原則可歸納為：奇動偶定；一動配一定，偶數減一定，變向加一定。
對於饒繩方法,有一點切記:繩不可相交.其實饒繩難的就數滑輪組拉,只要掌握了要決,那就一點不難拉.滑輪組在饒線時如果動滑輪少那麼要先從定滑輪饒起;反之要定滑輪少,那麼要先從動滑輪饒起;如果一樣多的話還是要先繞動滑輪.這是最基本的方法,還有許多復雜多變的繞法,就需要你慢慢去探究拉

⑦ 如圖所示是測量滑輪組機械效率的實驗裝置，鉤碼總重為6N

(1)若鉤碼上升的高度為10cm，有用功為(0.6J)
W有用=Gh=6N
x
0.1m=0.6J
(2)機械效率為(83.3%)S=3h=3
x
0.1m=0.3m
W總內=FS=2.4N
x
0.3m=0.72J
η=
W有用
/
W總=0.6J/0.72J=83.3%
(3)若減少鉤碼個數容，該滑輪組的機械效率將減少
過程:
(1)
W有用=Gh=6N
x
0.1m=0.6J
(2)S=3h=3
x
0.1m=0.3m
W總=FS=2.4N
x
0.3m=0.72J
η=
W有用
/
W總=0.6J/0.72J=83.3%
(3)因為對鉤碼做的功才是有用功，對動滑輪做的功是額外功，在減少鉤碼後，有用功相少減少，所以機械效率將減少

⑧ 小劉和小余在「測滑輪組機械效率」的實驗中，一起組裝好如圖所示的實驗裝置，他們分別記下了鉤碼和彈簧測

（1）根據二力平衡知，只有豎直向上勻速直線拉動彈簧測力計時，拉力才等於彈簧測力計的專示數；
由滑輪組屬可知，n=3
繩端移動的距離：
s=nh=3×0.1m=0.3m，
有用功：
W_有=Gh=2N×0.1m=0.2J，
總功：
W_總=Fs=1N×0.3m=0.3J，
滑輪組的機械效率：
η=

W有

W總

=

0.2J

0.3J

≈66.7%．
（2）使用滑輪組時，做的額外功不變，增加鉤碼的重，增大了有用功，因此機械效率會增大．
故答案為：（1）勻速；0.3；0.2；0.3；66.7%；
（2）增大．