← 返回实验导航
一、实验目的
用弹簧测力计匀速竖直向上拉动滑轮组自由端，测量物重 G、拉力 F、物体上升高度 h、绳端移动距离 s，计算滑轮组的机械效率 η，探究 η 与物重、绕绳段数 n 的关系。
二、实验原理
- 使用滑轮组时，承担物重的绳子段数为 n，则 s = n h（绳端移动距离 = n 倍物体上升高度）。
- 有用功 W有 = G h；总功 W总 = F s（F 为弹簧测力计示数）；机械效率 η = W有 / W总 = G h / (F s) = G / (n F)。
- 考虑动滑轮重 G动 与摩擦，实际 F = (G + G动 + f) / n，因此 η = G / (G + G动 + f) < 1；物重 G 越大、额外功占比越小，η 越高。
本课件：g = 10 N/kg，每钩码 G码 = 1 N，动滑轮重 G动 = 0.5 N，摩擦 f = 0.2 N。
三、实验器材
滑轮组（可选绕绳段数 n = 2 / 3 / 4）、弹簧测力计（0~5 N，含螺旋弹簧与刻度）、钩码（每枚 1 N，可叠加 1~4 枚）、刻度尺、细绳、本互动课件（拖动弹簧测力计匀速提升，实时显示 F、h、s、η）。
四、实验步骤
- ① 选绕绳段数 n（2 / 3 / 4），挂好钩码（物重 G）。
- ② 点"匀速提升"，弹簧测力计竖直向上匀速拉动自由端，使物体上升 h = 10 cm，记录拉力 F 与绳端移动 s = n h。
- ③ 计算 W有 = Gh、W总 = Fs、η = W有/W总，记入表格。
- ④ 换不同 G 或 n 重复，比较 η 的变化。
五、互动模拟
💡 选绕绳段数 n 与钩码数（物重 G）；点"匀速提升"看弹簧测力计（含螺旋弹簧与红指针）拉着自由端上升、物体同步上升 h、绳端移动 s = n h，实时算出 η。物重越大效率越高。
绕绳段数 n：
钩码（物重 G）：
物重 G = 2 N
拉力 F = — N
上升 h = 10 cm
绳端 s = n·h = — cm
η = G/(nF) = —
| 次数 | n | G / N | F / N | h / cm | s / cm | W有 / J | W总 / J | η |
|---|
六、探究结论
- 同一滑轮组，物重 G 越大，机械效率 η 越高（额外功占比减小）。
- 在物重一定时，增加绕绳段数 n 会减小拉力 F，但 s = n h 增大；η 主要取决于 G/(G+G动+f)，与 n 无直接简单正比关系。
- 滑轮组机械效率总小于 1，因为要克服动滑轮重与摩擦做额外功。
七、注意事项
- 弹簧测力计要竖直向上匀速拉动，且需在匀速运动过程中读数，避免加速时示数偏大。
- 刻度尺要分别测物体上升高度 h 与绳端移动距离 s，并验证 s ≈ n h。
- 读数时视线与刻度垂直，拉力不超过测力计量程（0~5 N）。