机械效率的测量与计算

实验目的

理解有用功、额外功和总功，会测量并计算滑轮组的机械效率。

实验原理

有用功 W有 = Gh，总功 W总 = Fs，额外功来自克服动滑轮重、绳重和摩擦。机械效率 η = W有/W总 × 100%。滑轮组中 s = nh，所以 η = G/(nF) × 100%。额外功不可避免，因此机械效率总小于 100%。

实验器材

• 滑轮组（定滑轮和动滑轮）
• 钩码
• 弹簧测力计
• 刻度尺
• 铁架台
• 细绳

实验步骤

1. 按图组装滑轮组，数出承担物重的绳子段数 n。
2. 用测力计测出钩码重 G，并标记钩码起始位置。
3. 竖直向上匀速拉动测力计，读出拉力 F。
4. 用刻度尺量出钩码上升高度 h 和绳端移动距离 s。
5. 计算 W有、W总 和机械效率 η。
6. 增加钩码或更换动滑轮，重复测量并比较。

实验现象与结论

同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率越高；动滑轮越重，机械效率越低；摩擦越大，机械效率越低。机械效率总小于 1，且与物体上升的高度无关。

注意事项

• 必须竖直匀速拉动后再读数
• 钩码不要过重，防止滑落
• 铁架台要放稳

常见问题

机械效率能大于 100% 吗？

不能。额外功不可避免，有用功总小于总功，所以机械效率总小于 100%。

怎样提高滑轮组的机械效率？

增大所提升的物重，减小动滑轮重，减小绳重和摩擦。