滑輪組的機(jī)械效率 小明學(xué)習(xí)了機(jī)械效率的知識(shí)后，可以根據(jù)機(jī)械效率η=?×100%的定義來(lái)計(jì)算和測(cè)量一些機(jī)器的機(jī)械效率。 在探究滑輪組的機(jī)械效率時(shí)，小明認(rèn)為只要能求出有用功和總功，就可以求出滑輪組的機(jī)械效率（例如例1）。 例1 如圖1所示，拉力F=80N滑輪組機(jī)械效率，物體重量G=120N滑輪組機(jī)械效率，若以勻速拉動(dòng)繩子自由端s=4m，物體被提升距離h= 2m，求： (1) 拉力所做的功為W； (2)拉力W所做的總功； (3)帶輪組的機(jī)械效率η。 分析（1）W有=Gh=120N×2m=240J； (2)W總計(jì)=Fs=80N×4m=320J； (3) η = ? × 100% = ? × 100% = 75%。 在回答上述例子的基礎(chǔ)上，小明認(rèn)為：有用功是克服物體重力所做的功，它與物體的重力和物體上升的高度有關(guān)； 總功是繩索末端拉力所做的功，與拉力有關(guān)。 其大小與繩端沿拉力方向移動(dòng)的距離有關(guān)； 這樣，同一個(gè)滑輪組的機(jī)械效率可能與這些因素有關(guān)，也就是說(shuō)，同一個(gè)滑輪組的機(jī)械效率可能會(huì)發(fā)生變化。 為了弄清楚這些問(wèn)題，小明利用實(shí)例2進(jìn)行了相關(guān)研究： 實(shí)例2 小明實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)在“探索滑輪組的機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)中獲得的數(shù)據(jù)如下表所示。 第1、2、3次實(shí)驗(yàn)裝置如下：如圖2中A、B、C所示。
(1) 對(duì)比實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二可以看出，使用相同的滑輪組，吊鉤碼越重，滑輪組的機(jī)械效率就會(huì)降低。 (2) 填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)3中的機(jī)械效率，并比較實(shí)驗(yàn)2和實(shí)驗(yàn)3。 由此可見(jiàn)，采用不同滑輪組提升相同重量時(shí)，動(dòng)滑輪數(shù)量越多，滑輪組的機(jī)械效率越好。 (3) 如果不計(jì)繩重和摩擦力，則圖C中，當(dāng)?shù)蹉^重量為4N時(shí)，測(cè)功機(jī)的拉力為1N，則當(dāng)?shù)蹉^重量為9N時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為。 答案 (1) 較高 (2) 72. 7% 較低 (3) 90% 小明在實(shí)驗(yàn)通過(guò)后還反映：滑輪組的機(jī)械效率 η =？ × 100% =? s=nh，則 η=?=?。 說(shuō)明1、在對(duì)滑輪組進(jìn)行計(jì)算和實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果題目中必須考慮“繩重和摩擦力”或者題目中沒(méi)有提及“不考慮繩重和摩擦力”，則上式只能為緊隨其后； 如上面問(wèn)題（2），當(dāng)被提升物體的重量相同時(shí)，由于圖C中定滑輪和動(dòng)滑輪數(shù)量的增加，F(xiàn)會(huì)增加，n也會(huì)增加，所以此時(shí)的eta減少。 在上面的示例問(wèn)題（1）中，使用相同的滑輪組來(lái)提升不同的物體。 如果對(duì)象G增加，n不變，F(xiàn)也會(huì)增加。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果是eta增大； 而在上面的例子問(wèn)題(3)中，僅從公式η=?考慮，當(dāng)分子和分母同時(shí)增加時(shí)，η的變化很難確定。 2、滑輪組相關(guān)的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)中，標(biāo)題往往會(huì)提前注明“不考慮繩索的重量和摩擦力”； 這就決定了使用該滑輪組時(shí)，克服動(dòng)滑輪重力所做的功是附加功，則 η=?=?=? =？=？。
或者 η=?=?=? =？=？。 利用上面的公式，例2中的問(wèn)題就不難理解了。 因此，在上述例題（3）中，在計(jì)算吊鉤碼重力增加后滑輪組的機(jī)械效率時(shí)，由于沒(méi)有考慮繩重和摩擦力，因此可以直接應(yīng)用該公式。 首先，在改變鉤碼重量之前英語(yǔ)作文，需要根據(jù)鉤碼重量與拉力的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。 計(jì)算從動(dòng)帶輪的重量，然后求出后續(xù)的機(jī)械效率。 F1=?, G 動(dòng)作=nF1-G 物體 1=5×1N-4N=1N, 則 η′=? =?=90%。 小明明白了上述原理后，通過(guò)例3和例4的練習(xí)鞏固了這些知識(shí)。 例3 圖3所示為測(cè)量滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)裝置。 鉤碼總重量為6N。 (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)將彈簧測(cè)力計(jì)垂直向上拉動(dòng)； (2)拉力由圖可知為N； (3)若鉤碼上升高度為0.1m，則所做的有用功為J； (4) )滑輪組的機(jī)械效率為。 （以百分比表示，保留一位小數(shù)）答案（1）勻速； （2）2.4； (3)0.6； （4）83.3%。 實(shí)施例4 如圖4所示，剔除繩索重量和摩擦力，滑輪組提升200N重量的物體時(shí)，機(jī)械效率為50%。 問(wèn)：（1）用這個(gè)滑輪組省力可以舉起多少重量？ （2）當(dāng)物體重量為400N時(shí)，需要多大的拉力才能使物體勻速上升？ 如果物體上升速度為0.5m/s，那么拉力的功率是多少？ （3）如果繩索的最大拉力為800N，那么此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率是多少？ 答案（1）66.7N； (2)150N、300W； (3)93.75%。