測量滑輪組的機械效率的實驗裝置

① 實驗室中「測量滑輪組的機械效率」的實驗裝置如圖所示，每個滑輪組下面掛4個鉤碼，每個鉤碼重0.5N，每個

（1）只有讓鉤碼勻速上升，此時滑輪對鉤碼的拉力的大小才會等於鉤碼的重力，專測力屬計的示數才等於拉力的大小； （2）由圖甲可知，繩子的有效股數為3， 有用功： W 有 =Gh=4×0.5N×0.2m=0.4J， 繩端移動的距離： s=nh=3×0.2m=0.6m， 拉力做的總功： W 總 =Fs=0.8N×0.6m=0.48J， 滑輪組的機械效率： η= W 有 W 總 ×100%= 0.4J 0.48J ×100%≈83.3%； （3）滑輪組（甲）和（乙）提升相同的重物、升高相同的高度時，兩者做的有用功相等， 因甲組的動滑輪的個數比乙組的少， 所做的額外功就少， 由機械效率的公式η= W 有 W 總 ×100%= W 有 W 有 + W 額 ×100%= 1 1+ W 額 W 有 ×100%可知，η 甲 ＞η 乙 ． 故答案為： （1）向上勻速直線； （2）0.4；83.3%； （3）大於．

② 如圖為測量滑輪組機械效率的實驗裝置，每個鉤碼重1N．（1）實驗時要豎直向上______拉動彈簧測力計，由圖

（1）實驗來中要豎直向上源勻速拉動彈簧測力計，彈簧測力計示數不變，便於讀數；
彈簧測力計的分度值是0.2N，所以拉力大小是1.2N．
動滑輪和鉤碼有三段繩子承擔，因此鉤碼上升的高度h=

1

3

s=

1

3

×15cm=5cm；
該滑輪組提升的鉤碼有3個，所以鉤碼重G=3×1N=3N，
該滑輪組的機械效率：
η=

W有用

W總

=

Gh

Fs

=

G

3F

=

3N

3×1.2N

=83.3%．
（2）若僅減少鉤碼的個數，所做的有用功減小，而額外功不變，所以有用功占總功的比值減小，所以滑輪組的機械效率減小．
故答案為：（1）勻速；1.2；5；83.3%；（2）減小．

③ 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）

④ 如圖所示，此圖為「測量滑輪組機械效率」的實驗裝置，鉤碼總質量為0.6kg，小明用2.4N的拉力豎直向上勻速

解答：已知：鉤碼總質量為m=0.6kg，拉力F=2.4N，g=10N/kg，時間t=2s，高度=0.1m，鉤碼總重G′=12N
求：（1）拉力做功的功率P=？；滑輪組的機械效率η=？；（2）第二次滑輪組的機械效率η′=？
解：（1）由滑輪組結構得出承擔物重的繩子股數n=3，則s=3h=3×0.1m=0.3m；
此時拉力做的功是：W_總=Fs=2.4N×0.3m=0.72J；
故此時的功率是：P=

W總

t

=

0.72J

2s

=0.36W；
此時鉤碼的重力是：G=mg=0.6kg×10N/kg=6N，
故有用功是：W_有=Gh=6N×0.1m=0.6J，
故此時的機械效率是：η=

W有用

W總

×100%=

0.6J

0.72J

×100%≈83.3%；
（2）在不計繩重和摩擦的情況下，F=

1

3

（G+G_動），
∴動滑輪的重力是：
G_動=3F-G=3×2.4N-6N=1.2N，
此時滑輪組的機械效率為：
η=

W有用

W總

×100%=

W有用

W有用+W額

×100%=

G′h

G′h+G動h

×100%=

G′

G′+G動

×100%=

12N

12N+1.2N

×100%≈90.9%．
答：（1）小明拉力做功的功率0.36W；該滑輪組的機械效率是83.3%；（2）當鉤碼總重力為12N時，該滑輪組的機械效率90.9%．

⑤ 測量滑輪組機械效率的實驗裝置，已知鉤碼的總重為5N （1）實驗時要豎直向上______拉動彈簧測力計；（2）

（1）實驗中要豎直向上勻速拉動彈簧測力計，彈簧測力計示數不變，便於回讀數；
（2）鉤碼上升的高度為答0.1m所做的有用功：
W_有=Gh=5N×0.1m=0.5J；
（3）由圖可知，端的拉力F=2N，滑輪組繩子的有效股數n=3，
滑輪組的機械效率：
η=

W有

W總

×100%=

Gh

Fs

×100%=

Gh

Fnh

×100%=

G

nF

×100%=

5N

3×2N

×100%=50%；
（4）相同條件下，提起的物體越重，有用功越大，有用功在總功中的比值越大，機械效率越高；
（5）相同條件下，動滑輪越重，額外功越大，有用功在總功中的比值越小，機械效率越小．
故答案為：
（1）勻速；
（2）0.5；
（3）50%；
（4）增大；
（5）減小．

⑥ 如圖所示為測量滑輪組機械效率的實驗裝置，鉤碼總重6N．實驗時豎直向上勻速拉動彈簧測力計，將彈簧測力計

（1）由復圖可知，彈簧測力計制的分度值為0.2N，拉力F=2.4N，
滑輪組繩子的有效股數n=2，
則滑輪組的機械效率：
η=

W有

W總

×100%=

Gh

Fs

×100%=

Gh

Fnh

×100%=

G

nF

×100%=

6N

3×2.4N

×100%≈83.3%；
（2）其他條件相同時，增加鉤碼的個數，相當於額外功不變，增大了有用功，有用功占總功的百分比增大，滑輪組的機械效率增大．
故答案為：86.3%；增加鉤碼的個數．

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 實驗室中「測滑輪組的機械效率」的實驗裝置如圖所示，每個滑輪組下面掛兩個鉤碼，每個鉤碼重為G；每個滑

（1）最省力的繞抄繩方法是襲從動滑輪開始繞，如圖所示．
（2）如甲圖所示，由於承擔動滑輪的繩子有3段，所以繩子自由端（彈簧測力計）移動的距離是鉤碼上升高度的3倍，如果不考慮滑輪自重及摩擦的情況下，拉力應該是鉤碼重力的

1

3

，即F=

2

3

G．但由於動滑輪的自重，使得拉力會變大，即F＞

2

3

G．提升鉤碼的同時，會對動滑輪做額外功，所以機械效率小於1．
（3）對比甲、乙兩圖可以發現，它們提升的鉤碼是一樣的，即所做有用功相同，但乙滑輪組中的動滑輪有兩個，甲中只有一個，則乙滑輪組做的額外功多，所以乙的機械效率小於甲．
故答案是：（1）如圖所示．

（2）大於；等於；小於；
（3）小；有用功相同，但乙滑輪組中動滑輪數量多，做的額外功多．