视频字幕
滑轮组是由定滑轮和动滑轮组合而成的机械装置。定滑轮固定不动,只能改变力的方向;动滑轮随物体一起运动,能够省力。在滑轮组中,承担物重的绳子段数越多,就越省力。这个装置广泛应用于起重设备中,帮助我们更轻松地提升重物。
机械效率是衡量机械性能的重要指标,用希腊字母η表示。机械效率等于有用功与总功的比值乘以百分之一百。有用功是指提升重物所做的功,等于物重乘以上升高度。总功是拉力所做的功,等于拉力乘以绳端移动距离。额外功是克服摩擦和滑轮重力所做的功,等于总功减去有用功。
进行滑轮组机械效率实验需要准备以下器材:滑轮组、弹簧测力计、刻度尺、钩码、细绳和铁架台。用弹簧测力计测量拉力F,用刻度尺测量物体上升高度h和绳端移动距离s。实验中必须注意匀速拉动绳子,读数时保持静止状态,并进行多次测量取平均值以减小误差。
实验操作分为四个步骤。首先组装滑轮组,将定滑轮固定在铁架台上,用细绳连接定滑轮和动滑轮。然后在动滑轮下方悬挂钩码,记录钩码总重量。接着用弹簧测力计匀速拉动绳子,读取拉力数值。最后用刻度尺测量物体上升高度和绳端移动距离。整个过程中必须保持匀速拉动,读数时保持静止状态。
通过实验数据可以看出,随着物重的增加,滑轮组的机械效率逐渐提高。第一次实验物重2牛顿时效率为90.9%,第二次物重3牛顿时效率为93.8%,第三次物重4牛顿时效率达到95.2%。影响机械效率的主要因素包括滑轮重量、摩擦阻力和绳子重量。增加被提升物体的重量可以有效提高滑轮组的机械效率。