探究影响滑轮组机械效率的因素

李绍森

(淄博师专附属中学 山东 淄博 255100 )

在初中物理的实验中，大多数同学来都能测量出“测定滑轮组的机械效率”，但要想弄清影响机械效率大小的因素，就不那么简单了.

为了探究影响滑轮组机械效率大小的因素，我采用了小组合作探究的方式，把同学们讨论交流的结果进行了简单的归纳：机械摩擦、机械重力(动滑轮和绳子的重力)、绳子的绕法、绳子的弹性、物体运动的快慢、物体的重力、物体上升的高度，并引导同学们分别控制变量进行了探究.

在探究机械摩擦对滑轮组机械效率的影响时，我引导同学们设计了两个滑轮组成的滑轮组(动滑轮重0.3 N)，提升两个勾码(1 N)，拉力方向向下.只改变绳子与滑轮之间的摩擦，保持其他的因素不变.为了达到这一效果，同学们用两根相同的细线，其中一根用水浸湿，以增大绳子与滑轮之间的摩擦.实验结果表明，没浸湿的绳子拉力为0.7 N，用水浸湿了绳子为0.8 N，由此可见用水浸湿了的绳子机械效率要小一些，从而说明机械摩擦越大，机械效率越小.

然后再探究机械重力对机械效率的影响.我让同学们换用了一个重力较大的动滑轮(0.5 N)，其他的因素保持不变.结果在使物体升高相同高度的情况下，拉力为0.8 N，总功变大了，机械效率降低了，从而说明机械重力越大，机械效率越小.

然后我引导同学，只改变绳子的绕法，拉力方向向上.结果在使物体升高相同高度的情况下，拉力的大小均为0.5 N，总功相等，从而说明滑轮组的机械效率与绳子的绕法没有关系.为了探究绳子的弹性对滑轮组机械效率的影响，我引导同学们把绳子分别换用了弹性大小不同的两根皮筋，其他因素保持不变，通过探究发现拉力大小都是0.7 N，机械效率依然不变，从而说明绳子的弹性与滑轮组的机械效率无关.

接下来探究物体运动的快慢对滑轮组机械效率的影响.需要注意的是，提升的物体不论运动快慢，一定要保持匀速运动，读取弹簧秤的示数时，一定要在运动的过程中进行，不要等到停止以后，因为运动中的摩擦和停止后的摩擦大小是不同的，不然就违背了控制变量的原则.当然保持不同速度的匀速运动是比较困难的，我让同学们多做了几次.实验表明，在使物体升高相同的高度时，拉力大小仍然是0.7 N，总功的大小保持不变，从而说明物体运动的快慢与滑轮组机械效率的大小无关.

这时我引导同学们增加勾码的个数，增加到4个(2 N)，保持其他因素不变，结果拉力大小变为1.3 N，滑轮组的机械效率从71.4%提高到了76.9%，从而说明所提物体越重，机械效率越高.

最后探究物体升高的高度对滑轮组机械效率的影响，同学们使物体升高不同的高度，第一次升高0.1 m， 第二次升高0.2 m，结果拉力大小不变，绳子上升的高度从0.2 m变为0.4 m，机械效率依然不变，从而说明滑轮组的机械效率与物体升高的高度无关.

通过以上的探究，同学们总结出了影响滑轮组机械效率的因素主要有以下三个：机械摩擦、机械重力和物体的重力.