测量滑轮组的机械效率

实验目的

学会测量滑轮组的机械效率，探究机械效率与所提物重的关系。

实验原理

有用功 W有 = Gh，总功 W总 = Fs，机械效率 η = W有/W总 × 100% = Gh/(Fs) × 100%。其中 s = nh，n 为承担物重的绳子段数。因为存在动滑轮重、绳重和摩擦，额外功不可避免，所以 η 总小于 100%。

实验器材

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

实验步骤

1. 按要求组装滑轮组，记下钩码所受重力 G。
2. 在钩码和绳端的起始位置做好标记。
3. 竖直向上匀速拉动弹簧测力计，读出拉力 F。
4. 用刻度尺测出钩码上升高度 h 和绳端移动距离 s。
5. 计算 W有 = Gh、W总 = Fs，再求出机械效率 η。
6. 增加钩码数量，重复实验并比较各次效率。

实验现象与结论

每次测得的机械效率都小于 100%。用同一个滑轮组提升重物时，物重越大，机械效率越高。结论：额外功使机械效率小于 1，增大所提物重可以提高滑轮组的机械效率。

注意事项

• 拉动测力计时要保持匀速、竖直向上。
• 钩码不宜过重，注意不要让钩码砸到脚。
• 铁架台要放稳，防止倾倒。

常见问题

为什么测拉力时要匀速拉动？

匀速时测力计示数稳定，拉力才等于实验所需的拉力；加速或静止读数会让摩擦影响改变，结果不准。

滑轮组的机械效率能达到 100% 吗？

不能。使用滑轮组时总要克服动滑轮重、绳重和摩擦做额外功，有用功总小于总功。