Question

3．在測量滑輪組機(jī)械效率的活動(dòng)中，小吳同學(xué)測量了下列數(shù)據(jù)．請幫助他完成下列活動(dòng)任務(wù)．

序號	鉤碼重G/N	鉤碼上升的高度h/cm	拉力F/N	彈簧測力計(jì)移動(dòng)的距離S/cm
1	2	10	0.9	30
2	4	10	1.6	30

（1）請?jiān)趫D中畫出實(shí)驗(yàn)中滑輪組的繞繩方法．
（2）第一次實(shí)驗(yàn)測得滑輪組的機(jī)械效率為74%．（百分號前取整數(shù)）
（3）小明根據(jù)表中數(shù)據(jù)，計(jì)算出第二次實(shí)驗(yàn)所做的額外功大于第一次，原因是摩擦力增大．請寫出兩條提高滑輪組機(jī)械效率的方法
①增大物重②減小動(dòng)滑輪的重力
（4）小吳同學(xué)在第二次實(shí)驗(yàn)中，使鉤碼上升0.1m所用的時(shí)間為1.5s，則動(dòng)力的功率為0.32W．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)s=nh求出表格中繩子的有效股數(shù)，再根據(jù)“動(dòng)奇定偶”組裝滑輪組；
（2）根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$求出滑輪組的機(jī)械效率；
（3）滑輪組做的額外功是克服動(dòng)滑輪重力和繩子間的摩擦力做的功，摩擦力與繩子間的拉力和接觸面的粗糙程度有關(guān)，因此提的物體越重，摩擦力越大，額外功也會(huì)變大；
提高滑輪組機(jī)械效率的方法有兩種情況：一是減輕動(dòng)滑輪質(zhì)量、加潤滑油減小摩擦，這些方法可以減少額外功，提高機(jī)械效率；二是增加提升物體的重，在額外功不變的情況下，增大有用功，從而提高機(jī)械效率；
（4）動(dòng)力的功率就是總功的功率，求出第二次實(shí)驗(yàn)中的總功W_總，根據(jù)P=$\frac{{W}_{總}}{t}$就可以計(jì)算出功率．

解答 解：
（1）根據(jù)s=nh可知，表格中動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離是鉤碼上升高度的3倍即繩子的有效股數(shù)為3，3為奇數(shù)，所以繩子應(yīng)從動(dòng)滑輪開始按一動(dòng)滑輪一定滑輪進(jìn)行纏繞，如下圖所示：

（2）第一次實(shí)驗(yàn)滑輪組的機(jī)械效率為：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{2N×0.1m}{0.9N×0.3m}$×100%≈74%；
（3）物體越重，每段繩子上承擔(dān)的物重越大，繩子與輪之間的摩擦也會(huì)越大，所以第二次實(shí)驗(yàn)所做的額外功大于第一次；
（4）提高滑輪組機(jī)械效率的方法有兩種情況：一是減輕動(dòng)滑輪質(zhì)量、加潤滑油減小摩擦，這些方法可以減少額外功，提高機(jī)械效率；二是增加提升物體的重，在額外功不變的情況下，增大有用功，從而提高機(jī)械效率；
（4）動(dòng)力的功率即為總功的功率，由題意知，物體上升0.1m，動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)0.3m，
所以P=$\frac{{W}_{總}}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=$\frac{1.6N×0.3m}{1.5s}$=0.32W．
故答案為：（1）見上圖；（2）74%；（3）摩擦力增大；①增大物重；②減小動(dòng)滑輪的重力；（4）0.32．

點(diǎn)評 本題是測量滑輪組的機(jī)械效率，主要考查了有關(guān)滑輪組的組裝，一定要搞清繩端移動(dòng)距離與物體上升高度之間的關(guān)系，同時(shí)要熟練掌握機(jī)械效率的計(jì)算公式的應(yīng)用，同還考查了影響滑輪組機(jī)械效率的因素．