解题思路:在测定滑轮组机械效率的实验中,要注意的事项是:弹簧测力计一定要竖直匀速向上拉动.物体上升的高度为h=4m,则弹簧测力计运动的距离为s=2h,再根据公式v=[s/t]计算出弹簧测力计运动的速度;根据弹簧测力计的示数可知,拉力F=1.6N,拉力做的总功为W总=Fs=1.6N×8m=1.28J,再根据公式η=
W
有
W
总
计算出此滑轮组的机械效率;因为该滑轮组不计绳重和摩擦,因此只有克服动滑轮重做额外功,W额=W总-W有,再根据公式G动=
W
额
h
求出动滑轮的重;因为题目要求解的是最大机械效率,机械效率和物重、摩擦和动滑轮重有关,在此滑轮组中摩擦不计,动滑轮重不再改变,因此,只有当物重最大时机械效率最大,再根据题目中的绳子很结实,告诉我们,绳子的最大拉力等于弹簧测力计的最大示数,即F大=5N,在此题中额外功是不变的,故总功最大时,有用功最大,此时机械效率η=W有/W总最大.
(1)在测定滑轮组机械效率的实验中,要注意的事项是:弹簧测力计一定要竖直匀速向上拉动.
拉动速度为:v=[s/t]=[0.4m×2/2s]=0.4 m/s
(2)拉力所做总功为:W总=Fs=1.6N×(0.4m×2)=1.28 J
机械效率为:η=
W有
W总=[0.96J/1.28J]×100%=75%
(3)所作额外功为:W额=W总-W有=1.28J-0.96J=0.32J
动滑轮重为:G动=
W额
h=[0.32J/0.4m]=0.8N
(4)此实验装置的最大机械效率为:η大=
W有
W总大=
W总大−W额
W总大=
F大×2h−G动h
F大×2h=[5N×2h−0.8N×h/5N×2h]×100%=92%
故答案为:(1)竖直;0.4m/s.(2)75%.(3)0.8N.(4)92%.
点评:
本题考点: 滑轮(组)的机械效率;速度公式及其应用;弹簧测力计的使用与读数;动滑轮及其工作特点.
考点点评: 此题主要考查以下几个知识点:一是测定滑轮组机械效率实验中的注意事项;二是v=s/t;η=W有/W总;W有=W总-W额等几个公式的熟练运用.