设计测滑轮组机械效率实验装置

A. 用如图所示的装置来测“滑轮组的机械效率”．（1）实验要求，用弹簧测力计拉动绳一端时，拉力的方向应___

（1）利用滑轮组提升物体时，用弹簧测力计拉动绳一端时，拉力的方向应竖直向上，并使物体匀速上升．
（2）根据图示可知，n=3，
∵s=nh
∴h=

s

n

=

1

3

×15cm=5cm；
（3）∵s=15cm=0.15m，s=3h
∴h=

s

n

=

1

3

×15cm=5cm=0.05m，
根据图示可知，钩码为三个，即钩码总重为3×2N=6N，则
有用功：W_有=Gh=6N×0.05m=0.3J；
总功：W_总=FS=2.5N×0.15m=0.375J；
∵W_总=W_有+W_额
∴W_额=W_总-W_有=0.375J-0.3J=0.075J；
滑轮组的机械效率：η=

W有

W总

×100%=

0.3J

0.375J

×100%=80%．
故答案为：（1）竖直向上；匀速；（3）5；（3）0.075；80%．

B. 如图为测量滑轮组机械效率的实验装置图，每个钩码重0.5N．（1）设计实验数据的表格：（2）实验时要竖直向

（1）表格内容包括实验次数、拉力、钩码重、拴弹簧秤的线移动距离、钩码上升的高度以及机械效率，表格如下：

实验次数	拉力 （N）	钩码重 （N）	拴弹簧秤的线 移动距离（m）	钩码上升的高度 （m）	机械效率
1
2

（2）实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，弹簧测力计示数不变，便于读数；
弹簧测力计的分度值是0.2N，所以拉力大小是0.8N．
该滑轮组提升的钩码有3个，所以钩码重G=4×0.5N=2N，
有用功：W_有=Gh=2N×0.1m=0.2J；
总功：W_总=Fs=0.8N×3×0.1m=0.24J；
该滑轮组的机械效率：
η=

W有

W总

×100%=

0.2J

0.24J

×100%≈83.3%．
（2）若仅增加钩码的个数，所做的有用功增加，而额外功不变，所以有用功占总功的比值变大，所以滑轮组的机械效率增大．
故答案为：（2）匀速；0.8；0.2；0.24；83.3%；（3）增大．

C. 请利用图所示的实验装置，设计一个实验，测动滑轮的机械效率，请写出主要实验步骤、画出实验数据记录表。

（1）将弹簧测力计调零，然后用弹簧测力计测出钩码所受到的重力G，并记录到实验数据记录表中。（或用调好的弹簧测力计测出钩码所受到的重力G，并记录在表格中。） （2）按示意图组装实验器材。 （3）用弹簧测力计竖直向上拉动绳子自由端，使弹簧测力计从图中的位置A＇匀速竖直上升到位置B＇，钩码从位置A匀速上升到位置B。用弹簧测力计测出绳子自由端受到的拉力F，用刻度尺测出AB间的距离h，A＇B＇间的距离s，将F、s和h的数值记录到实验数据记录表中。 （4）根据

D. 如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，每个钩码重1N，实验时要竖直向上______拉动弹簧测力计，由图可知拉

（1）实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，弹簧测力计示数不变，便于读数；
（2）弹簧测力计的分度值是0.2N，所以拉力大小是1.2N．
（3）动滑轮和钩码有三段绳子承担，因此钩码上升的高度h=

s

n

=

s

3

=

15cm

3

=5cm；
（4）该滑轮组提升的钩码有3个，所以钩码重G=3×1N=3N，
该滑轮组的机械效率：
η=

W有用

W总

=

Gh

Fs

=

Gh

Fnh

=

G

nF

=

3N

3×1.2N

=83.3%．
故答案为：匀速；1.2；5；83.3%．

E. 图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6N．（1）实验时要竖直向上______拉动弹簧测力计，由图可知

（1）在实验操作中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计．这样弹簧测力计处于平衡状内态，弹簧测容力计的示数才反映了拉力的大小．
由图可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，弹簧测力计的示数为2.4N．
W_有=Gh=6N×0.08m=0.48J
∵重物有3段绳子承担，
∴s=3h=3×8cm=24cm=0.24m
∴W_总=Fs=2.4N×0.24m=0.576J
η=

W有用

W总

×100%=

0.48J

0.576J

×100%≈83.3%．
（2）整个滑轮组保持不变，即额外功不变．因为对重物做的功为有用功，增加钩码的个数，即增大了有用功，机械效率就会增大．
（3）如果拉弹簧测力计时用力较大，使物体运动的速度越来越大，此时所测的拉力偏大，则计算出的总功偏大，有用功不变，所以机械效率偏小．
故答案为：（1）匀速；2.4；24；83.3%；（2）增大；（3）偏小．

F. 图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6N．（1）实验时要竖直向上______拉动弹簧测力计，由图可知

（1）实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计的，这样示数才会稳定，专所读出的数值才等于拉力的大属小；
图中弹簧测力计的分度值为0.2N，其示数为2.4N；
因为滑轮组用三段绳子承担物重，那么弹簧测力计移动的距离就是钩码上升高度的三倍，故弹簧测力计向上移动了3×8cm=24cm；
该滑轮组的机械效率η=

W有

W总

×100%=

6N×0.08m

2.4N×0.24m

×100%≈83.3%；
（2）在滑轮组其它条件不变的情况下，仅增加钩码的个数，相当于增大了有用功的比例，因此，其机械效率会增大；
（3）∵η=

W有

W总

=

Gh

Fs

=

G

nF

∴若没有刻度尺测钩码上升的高度及绳自由端移动距离，则滑轮组机械效率可根据η=

G

nF

来进行计算．
故答案为：（1）匀速；2.4；24；83.3%；（2）增大；（3）

G

nF

．

G. 在“测滑轮组机械效率”的实验中，所用的实验装置如图甲所示．另外提供的实验器材还有：一把刻度尺、钩码

（1）①要测量滑轮组的机械效率，要测量钩码的重力G，钩码升高回的距离h，拉答力F，拉力移动的距离s，并且要进行多次测量进行比较，设计的实验表格如下：

实验次数	钩码的重力 G/N	钩码上升的高度 h/m	绳端的拉力 F/N	绳端移动的距离 s/m	机械效率 η/%
1
2
3

②钩码的重力G，钩码升高的距离h，有用功为W_有=Gh；
拉力F，拉力移动的距离s，W_总=Fs；
所以滑轮组的机械效率为：
η=

W有

W总

×100%=

Gh

Fs

×100%；
（2）①弹簧测力计的一个大格代表1N，每一个小格代表0.2N，弹簧测力计示数为0.8N，
由图可知，绳子的有效股数n=3，
此时测定的滑轮组机械效率：
η=

Gh

Fs

×100%=

Gh

Fnh

×100%=

G

nF

×100%=

2N

3×0.8N

×100%≈83.3%；
②实验过程中，弹簧测力计拉力较大，弹簧测力计示数会增大，总功会偏大，有用功不变，所以机械效率会偏小．
故答案为：
（1）①表格如上所示；②η=

Gh

Fs

×100%；
（2）83.3；偏小．

H. 图所示为测量滑轮组机械效率的实验装置，每个钩码重1.0N． （1）实验时要竖直向上______拉动弹簧测力计

（1）实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力． 弹簧测力计每一个大格代表1N，每一个小格代表0.2N，示数为1.2N． 物体和动滑轮的共有3段绳子承担， 所以物体上升的高度为：h= s 3 = 15cm 3 =5cm． 滑轮组的机械效率为：η= W 有 W 总 = Gh Fs = 3N×5cm 1.2N×15cm =83.3%． （2）滑轮组的机械效率跟物体升高的距离无关，所以机械效率不变． （3）增加钩码的个数，额外功变化不大，有用功增加，机械效率增大． 故答案为：（1）匀速；1.2；5；83.3%；（2）不变；（3）增大．