测量滑轮组的机械效率的实验装置

① 实验室中“测量滑轮组的机械效率”的实验装置如图所示，每个滑轮组下面挂4个钩码，每个钩码重0.5N，每个

（1）只有让钩码匀速上升，此时滑轮对钩码的拉力的大小才会等于钩码的重力，专测力属计的示数才等于拉力的大小； （2）由图甲可知，绳子的有效股数为3， 有用功： W 有 =Gh=4×0.5N×0.2m=0.4J， 绳端移动的距离： s=nh=3×0.2m=0.6m， 拉力做的总功： W 总 =Fs=0.8N×0.6m=0.48J， 滑轮组的机械效率： η= W 有 W 总 ×100%= 0.4J 0.48J ×100%≈83.3%； （3）滑轮组（甲）和（乙）提升相同的重物、升高相同的高度时，两者做的有用功相等， 因甲组的动滑轮的个数比乙组的少， 所做的额外功就少， 由机械效率的公式η= W 有 W 总 ×100%= W 有 W 有 + W 额 ×100%= 1 1+ W 额 W 有 ×100%可知，η 甲 ＞η 乙 ． 故答案为： （1）向上匀速直线； （2）0.4；83.3%； （3）大于．

② 如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，每个钩码重1N．（1）实验时要竖直向上______拉动弹簧测力计，由图

（1）实验来中要竖直向上源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1.2N．
动滑轮和钩码有三段绳子承担，因此钩码上升的高度h=

1

3

s=

1

3

×15cm=5cm；
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

=

G

3F

=

3N

3×1.2N

=83.3%．
（2）若仅减少钩码的个数，所做的有用功减小，而额外功不变，所以有用功占总功的比值减小，所以滑轮组的机械效率减小．
故答案为：（1）匀速；1.2；5；83.3%；（2）减小．

③ 如图所示，是用来测量滑轮组机械效率的实验装置：（1）实验时要竖直向上______拉动弹簧测力计．（2）若钩

（1）如果抄不匀速提升，将会使读袭数不等于绳子自由端的拉力，影响计算，因此应该匀速拉动；
（2）拉力F=2N+0.4N=2.4N；
动滑轮有3段绳子承担，拉力移动的距离就是物体移动距离的3倍，因此弹簧测力计需向上移动30cm；
机械效率η=

W有

W总

＝

Gh

FS

＝

6N×0.1m

2.4N×0.3m

＝83.3%
（3）机械效率η=

W有

W总

＝

Gh

FS

＝

8N×0.1m

3.2N×0.3m

＝83.3%
小红改变了提升的速度，但机械效率不变，因此小红的探究结果：滑轮组的机械效率和物体提升速度无关；
小华改变了物体的重力，机械效率变大，因此小华的探究结果：滑轮组的机械效率与所挂物体的重力有关；
故答案：（1）匀速．
（2）2.4；30；83.3%．
（3）83.3%；
小红的探究结果：滑轮组的机械效率和物体提升速度无关；
小华的探究结果：滑轮组的机械效率与所挂物体的重力有关．（或同一滑轮组，所提物体越重，其机械效率越高）

④ 如图所示，此图为“测量滑轮组机械效率”的实验装置，钩码总质量为0.6kg，小明用2.4N的拉力竖直向上匀速

解答：已知：钩码总质量为m=0.6kg，拉力F=2.4N，g=10N/kg，时间t=2s，高度=0.1m，钩码总重G′=12N
求：（1）拉力做功的功率P=？；滑轮组的机械效率η=？；（2）第二次滑轮组的机械效率η′=？
解：（1）由滑轮组结构得出承担物重的绳子股数n=3，则s=3h=3×0.1m=0.3m；
此时拉力做的功是：W_总=Fs=2.4N×0.3m=0.72J；
故此时的功率是：P=

W总

t

=

0.72J

2s

=0.36W；
此时钩码的重力是：G=mg=0.6kg×10N/kg=6N，
故有用功是：W_有=Gh=6N×0.1m=0.6J，
故此时的机械效率是：η=

W有用

W总

×100%=

0.6J

0.72J

×100%≈83.3%；
（2）在不计绳重和摩擦的情况下，F=

1

3

（G+G_动），
∴动滑轮的重力是：
G_动=3F-G=3×2.4N-6N=1.2N，
此时滑轮组的机械效率为：
η=

W有用

W总

×100%=

W有用

W有用+W额

×100%=

G′h

G′h+G动h

×100%=

G′

G′+G动

×100%=

12N

12N+1.2N

×100%≈90.9%．
答：（1）小明拉力做功的功率0.36W；该滑轮组的机械效率是83.3%；（2）当钩码总重力为12N时，该滑轮组的机械效率90.9%．

⑤ 测量滑轮组机械效率的实验装置，已知钩码的总重为5N （1）实验时要竖直向上______拉动弹簧测力计；（2）

（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，便于回读数；
（2）钩码上升的高度为答0.1m所做的有用功：
W_有=Gh=5N×0.1m=0.5J；
（3）由图可知，端的拉力F=2N，滑轮组绳子的有效股数n=3，
滑轮组的机械效率：
η=

W有

W总

×100%=

Gh

Fs

×100%=

Gh

Fnh

×100%=

G

nF

×100%=

5N

3×2N

×100%=50%；
（4）相同条件下，提起的物体越重，有用功越大，有用功在总功中的比值越大，机械效率越高；
（5）相同条件下，动滑轮越重，额外功越大，有用功在总功中的比值越小，机械效率越小．
故答案为：
（1）匀速；
（2）0.5；
（3）50%；
（4）增大；
（5）减小．

⑥ 如图所示为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6N．实验时竖直向上匀速拉动弹簧测力计，将弹簧测力计

（1）由复图可知，弹簧测力计制的分度值为0.2N，拉力F=2.4N，
滑轮组绳子的有效股数n=2，
则滑轮组的机械效率：
η=

W有

W总

×100%=

Gh

Fs

×100%=

Gh

Fnh

×100%=

G

nF

×100%=

6N

3×2.4N

×100%≈83.3%；
（2）其他条件相同时，增加钩码的个数，相当于额外功不变，增大了有用功，有用功占总功的百分比增大，滑轮组的机械效率增大．
故答案为：86.3%；增加钩码的个数．

⑦ 如图所示是测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重为6N

(1)若钩码上升的高度为10cm，有用功为(0.6J)
W有用=Gh=6N
x
0.1m=0.6J
(2)机械效率为(83.3%)S=3h=3
x
0.1m=0.3m
W总内=FS=2.4N
x
0.3m=0.72J
η=
W有用
/
W总=0.6J/0.72J=83.3%
(3)若减少钩码个数容，该滑轮组的机械效率将减少
过程:
(1)
W有用=Gh=6N
x
0.1m=0.6J
(2)S=3h=3
x
0.1m=0.3m
W总=FS=2.4N
x
0.3m=0.72J
η=
W有用
/
W总=0.6J/0.72J=83.3%
(3)因为对钩码做的功才是有用功，对动滑轮做的功是额外功，在减少钩码后，有用功相少减少，所以机械效率将减少

⑧ 实验室中“测滑轮组的机械效率”的实验装置如图所示，每个滑轮组下面挂两个钩码，每个钩码重为G；每个滑

（1）最省力的绕抄绳方法是袭从动滑轮开始绕，如图所示．
（2）如甲图所示，由于承担动滑轮的绳子有3段，所以绳子自由端（弹簧测力计）移动的距离是钩码上升高度的3倍，如果不考虑滑轮自重及摩擦的情况下，拉力应该是钩码重力的

1

3

，即F=

2

3

G．但由于动滑轮的自重，使得拉力会变大，即F＞

2

3

G．提升钩码的同时，会对动滑轮做额外功，所以机械效率小于1．
（3）对比甲、乙两图可以发现，它们提升的钩码是一样的，即所做有用功相同，但乙滑轮组中的动滑轮有两个，甲中只有一个，则乙滑轮组做的额外功多，所以乙的机械效率小于甲．
故答案是：（1）如图所示．

（2）大于；等于；小于；
（3）小；有用功相同，但乙滑轮组中动滑轮数量多，做的额外功多．