Question

如圖是同學們用來測滑輪組機械效率的實驗裝置．
（1）如果鉤碼總重5.0N，每個滑輪重0.7N，不計繩重與摩擦，則鉤碼靜止時，拉力是

 

N．
（2）為了準確測出滑輪組的機械效率，應豎直向上

 

拉動彈簧測力計使鉤碼上升．
（3）下表是某同學測圖所示滑輪組機械效率的實驗記錄，請你幫他完成未填寫的實驗數(shù)據(jù)．

項目	鉤碼重G/N	拉力F/N	鉤碼上升的高度h/cm	彈簧測力計移動的距離S/cm	有用功W有/J	總功W總/J	機械效率η
實驗數(shù)據(jù)	5.0	2.5	10

（4）實驗結(jié)束后，在全班交流實驗結(jié)果時，老師提出：如果各組所用滑輪和串繞繩子的方式不變，哪些因素會影響滑輪組的機械效率呢？
經(jīng)過大家積極思考，提出了各種猜想，概括起來有如下幾種：
猜想1：可能與勻速提升的速度大小有關(guān)；
猜想2：可能與被提升的鉤碼重有關(guān)；
猜想3：可能與勻速提升的速度大小和被提升的鉤碼重都有關(guān)；
猜想4：可能與鉤碼被提升的高度有關(guān)．
小明和小強分別根據(jù)各自的猜想進行了探究，實驗記錄如下表．
   小明的實驗記錄

物理量 控制因素	鉤碼重G/N	繩端拉力F/N	機械效率η
較小提升速度	10	4.2	79.4%
較大提升速度	10	4.2	79.4%
探究結(jié)果

  小強的實驗記錄

物理量 控制因素	鉤碼重G/N	繩端拉力F/N	機械效率η
大致相同的提升速度	10	4.2	79.4%
	15	6.0
探究結(jié)果

①請幫助小強完成表中的一項計算，其數(shù)據(jù)是

 

．
②根據(jù)他倆的實驗記錄，可得出小明的探究結(jié)果是

 

；小強的探究結(jié)果是

 

．
③歸納他倆的實驗探究，你所得到的結(jié)論是

 

．

Answer 1

分析：（1）不計繩重和摩擦時，根據(jù)滑輪組的省力公式F=

G物+G動

n

計算拉力的大�。�
（2）根據(jù)二力平衡的知識，物體做勻速直線運動時，受到的力是平衡力；
（3）彈簧測力計移動的距離S和鉤碼上升的高度h的關(guān)系是S=nh，有用功等于鉤碼重和上升高度的乘積，總功等于彈簧測力計拉力和移動距離的乘積，機械效率等于有用功和總功的比值；
（4）①小強的實驗記錄中缺少機械效率，可以根據(jù)η=

Gh

FS

=

Gh

Fnh

=

G

Fn

計算；
②根據(jù)小明和小強實驗記錄中，相同因素和不同因素，比較機械效率的大小得出實驗結(jié)論；
③將小明和小強的結(jié)論加以整合，就可以的出實驗的總結(jié)論．

解答：解：（1）與動滑輪相連的繩子有3段，根據(jù)省力公式，
所以彈簧測力計的拉力F=

G物+G動

n

=

5.0N+0.7N

3

=1.9N；
答：拉力是1.9N．
（2）實驗中研究的是繩子拉力，只有鉤碼勻速上升時，受到平衡力的作用，彈簧測力計的示數(shù)才等于繩子的拉力；
答：勻速．
（3）①鉤碼上升的高度h=10cm，根據(jù)彈簧測力計移動的距離S和鉤碼上升的高度h的關(guān)系，
∴彈簧測力計移動的距離S=nh=3×10cm=30cm；
②有用功等于鉤碼重和上升高度的乘積，
∴有用功：W_有用=Gh=5.0N×0.1m=0.5J；
③總功等于彈簧測力計拉力和移動距離的乘積，
∴總功：W_總=FS=2.5N×0.3m=0.75J；
④機械效率等于有用功和總功的比值，
∴η=

W有用

W總

=

0.5J

0.75J

×100%=66.7%．
答：30、0.5、0.75、66.7%．
（4）①小強實驗的機械效率η=

G

Fn

=

15N

6.0N×3

×100%=83.3%；
②小明的探究中，鉤碼重力相同，提升的速度不同，機械效率相同，所以滑輪組的機械效率與勻速提升的速度大小無關(guān)；
小強的探究中，提升的速度相同，鉤碼的重力不同，機械效率不同，所預滑輪組的機械效率與被提升的鉤碼重有關(guān)．
③整合兩人的結(jié)論，可以得出的結(jié)論是：同一滑輪組的機械效率的高低與被提升的鉤碼重有關(guān)，被提升的鉤碼越重，滑輪組的機械效率越高．
答：①83.3%；
②小明的探究結(jié)果是：滑輪組的機械效率與勻速提升的速度大小無關(guān)；
小強的探究結(jié)果是：滑輪組的機械效率與被提升的鉤碼重有關(guān)；
③同一滑輪組的機械效率的高低與被提升的鉤碼重有關(guān)，被提升的鉤碼越重，滑輪組的機械效率越高．

點評：（1）根據(jù)滑輪組機械效率計算公式η=

Gh

FS

=

Gh

Fnh

=

G

Fn

，實際計算時，也可以用η=

G

Fn

計算滑輪組機械效率的大��；
（2）同一滑輪組機械效率不是固定不變的，提升物體越重，機械效率越大