影响机械效率的因素到底是什么

吴永余

话题是这样引起的，昨天九年级部组织实施学情调研检测，其中物理学科试卷上有这么一道解答题，其中“进一步分析可知，在动滑轮和绳重一定的情况下，该滑轮组的机械效率与___和___有关。”这一问题的设置引起了老师的热烈讨论。

题目如下：

29.（6分）在测量滑轮组机械效率的活动中，小吴同学测量了下列数据。请帮助他完成下列活动任务。

（1）请在右图中画出实验中滑轮组的绕绳方法。

（2）小吴同学在记录数据时漏填了一个数据，请帮他将表格中的数据补充完整。

（3）经过分析发现：用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，当被提升的物重增加时，滑轮组的机械效率将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。

进一步分析可知，在动滑轮和绳重一定的情况下，该滑轮组的机械效率与 和 有关。

（4）小吴同学在第一次实验中，使钩码上升0.1m所用的时间为1.5s，则他说做功的功率为 W。

讨论：影响机械效率的因素到底是什么？同组的甲老师认为答案应该是“摩擦”和“拉力大小”，同组的乙老师认为答案应该是“摩擦”和“拉力方向”，而命题人给出的标准答案是“物重”和“摩擦”。同组的丙老师认为答案应该是物重G和动滑轮重G动。

初看他们的分析似乎都蛮有道理的，但似乎没有考虑其中“进一步分析”隐含的问题，笔者认为，进一步分析实验测量的数据，可以发现，三次实验中的动滑轮重G动和物体上升的高度h是一定的，即克服动滑轮重所做的额外功是一定的，即W额动=G动h=0.5N×0.1m=0.05J。

而三次动力F所做的有用功是增大的，总功也是增大的。但是根据W额=W总-W有计算出来的W额是增大的。

第一次实验：

W有=Gh=1N×0.1m=0.1J，

W总=Fs=0.7N×0.3m=0.21J，

η=W有/W总=0.1J/0.21J=47.6%

W额=W总-W有=0.21J-0.1J=0.11J

W额其他=W额-W额动=0.11J-0.05J=0.06J

第二次实验：

W有=Gh=2N×0.1m=0.2J，

W总=Fs=1.1N×0.3m=0.33J，

η=W有/W总=0.2J/0.33J=60.6%

W额=W总-W有=0.33J-0.2J=0.13J

W额其他=W额-W额动=0.13J-0.05J=0.08J

第三次实验：

W有=Gh=4N×0.1m=0.4J，

W总=Fs=2N×0.3m=0.6J，

η=W有/W总=0.4J/0.6J=66.7%

W额=W总-W有=0.6J-0.4J=0.2J

W额其他=W额-W额动=0.2J-0.05J=0.15J

分析数据可知：拉力F增大的原因是物重增大引起的，直接原因还在物重的增大。所以甲老师的答案不对；在这个实验中拉力必须要沿着竖直方向匀速运动，拉力的方向发生改变是操作上的不合理，显然错误；至于丙老师分析的一点没有错，关键是本题中已经明确动滑轮重G动不变了。

三次拉力F克服动滑轮重所做的额外功是一定的，而总的额外功增大，其中的原因就是克服摩擦力所做的额外功在增大。因为当物重增大时，绳子和滑轮之间的压力增大，摩擦力当然增大。所以笔者认为填“摩擦”肯定是正确的答案。至于另一个答案填“物重”也没有科学性的问题，不过说回来，这道题目如果这样设置题干“进一步分析可知，在动滑轮和绳重一定的情况下，该滑轮组的机械效率还与 有关。”就更好了。

编辑 鲁翠红