Question

在“再探动滑轮“实验中，分别测出绳受到的拉力F、手移动的距离S、钩码所受重力G和上升高度h，改变钩码数量再重复上述步骤2次．（如图所示）（不计绳重和摩擦）
（1）额外功为______（用题中给的物理量符号表示）；
（2）只测钩码重G和绳受到的拉力F，机械效率表达式是______；
（3）不测绳受到的拉力，只测钩码重G和______，也能算出机械效率．

Answer 1

【答案】分析：对于以提升重物为目的滑轮组来说：
（1）有用功：为达到目的做的功，也就是克服钩码重力做的功；
（2）总功：绳子自由端的拉力做的功，也就是对钩码和动滑轮总共做的功；
（3）额外功：不需要但又不得不做的功，在数值上等于总功和有用功的差；
（4）机械效率：有用功和总功的比值，即η=×100%．
解答：解：（1）①图示的装置是提升钩码，克服钩码的重力做的功是有用功，等于钩码重力和提升高度的乘积，即W_有用=Gh；
②绳子自由端拉力做的功是总功，等于拉力和绳子自由端移动距离的乘积，即W_总=FS；
③绳子自由端移动的距离S和物体提升的高度h之间的关系是S=nh，其中n指的与动滑轮相连的绳子段数．
（2）①该装置的额外功W_额外=W_总-W_有用=FS-Gh；
②只测钩码重G和绳受到的拉力F，机械效率：η=×100%=×100%=×100%=×100%；
③不测绳受到的拉力，只测钩码重G和动滑轮重G′，则有用功W_有用=Gh；
总功等于对钩码和动滑轮总共做的功，即W_总=（G+G′）h；
机械效率：η=×100%=×100%=×100%．
故答案为：（1）FS-Gh；（2）×100%；（3）动滑轮重G′．
点评：本题考查了滑轮组的有用功、额外功、总功、机械效率的计算，是中考关于滑轮组考查的重点内容．