Question

小明想利用图所示的实验装置探究：对于同一滑轮组，挂同一重物，如果绳子的绕法不同，机械效率是否相同？

小明想利用图所示的实验装置探究：对于同一滑轮组，挂同一重物，如果绳子的绕法不同，机械效率是否相同？（1）他应选图______和图______进行实验操作；（2）试从理论上分析：在不考虑绳子的重量和绳子与滑轮间的摩擦的情况下，对于同一滑轮组，挂同一重物，滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关．（已知每个钩码重力为G，动滑轮重力为G0，设钩码都匀速上升高度h．）（提示：机械效率η＝W有W总）

Answer 1

（1）要研究滑轮组的机械效率与绳子的绕法是否有关，需要采用控制变量法，让提升相同的重物、都使用一个动滑轮，采用不同的绕法，由此可知，可选用甲、丙两图或乙、丁两图；
（2）∵滑轮组的机械效率：
η=

W有

W总

=

Gh

Fs

=

Gh

Fnh

=

G

nF

，
∴η_甲=

G

2F1

，η_丙=

G

3F3

∵不考虑绳子的重量和绳子与滑轮间的摩擦，
∴F₁=

1

2

（G+G₀），F₃=

1

3

（G+G₀），
∴η_甲=

G

2F1

=

G

G+G0

，η_丙=

G

3F3

=

G

G+G0

，
由此可知 η_甲=η_丙，说明对于同一滑轮组，挂同一重物，滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关．
故答案为：（1）甲、丙（或乙、丁）；（2）分析过程同上．