Question

在“測定滑輪組的機械效率”的實驗中，使用如圖所示的定滑輪和動滑輪．被拉起的鉤碼重1.96N，作用在繩子自由端的實際拉力為0.82N，繩子自由端移動的距離為0.3m，鉤碼升高的距離為0.1m．
（1）根據(jù)測量數(shù)據(jù)，對滑輪組做的總功是________J．
（2）滑輪組做的有用功是________J．
（3）該滑輪組的機械效率是________．
（4）在圖中畫出實驗時滑輪組上繩的繞法，并用箭頭標出拉力F的方向．

Answer 1

解：（1）作用在繩子自由端的實際拉力為0.82N，繩子自由端移動的距離為0.3m，
∴總功為W_總=FS=0.82N×0.3m=0.246J
答：對滑輪組做的總功是0.246J．
（2）被拉起的鉤碼重1.96N，鉤碼升高的高度為0.1m，
∴有用功為W_有用=Gh=1.96N×0.1m=0.196J
答：滑輪組做的有用功是0.196J．
（3）根據(jù)有用功和總功，計算機械效率
∴機械效率為η=×100%=×100%=79.7%
答：該滑輪組的機械效率是79.7%．
（4）繩子自由端移動的距離為0.3m，鉤碼升高的距離為0.1m，
∴與動滑輪相連的繩子段數(shù)為：n===3
3為奇數(shù)，所以繩子起始端要系在動滑輪的掛鉤上，然后往定滑輪的邊框開始繞線，如下圖所示：

分析：（1）滑輪組繩子末端拉力做的功稱為總功，用W_總=FS計算；
（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計算；
（3）機械效率等于有用功和總功的比值，用η=×100%求出；
（4）物體被提高的高度為h，繩子末端移動的距離為S，則S=nh，求出繩子段數(shù)n后，按“奇動偶定”的原則繞線．
點評：（1）滑輪組做的有用功是提升物體重力做的功，額外功是克服動滑輪重力和繩子重力及摩擦做的功，總功是拉力做的功，機械效率等于有用功和總功的比值；
（2）“n”表示承擔物重的繩子股數(shù)，是與動滑輪相連的繩子的股數(shù)，包括連在動滑輪的掛鉤（或邊框）及從動滑輪引出的拉繩的自由端，如“n”是奇數(shù)，從動滑輪掛鉤連起；如“n”是偶數(shù)，從定滑輪掛鉤連起，簡稱“奇動偶定”．