Question

（2012?如東縣一模）小明和小華在“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，一起組裝好如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，已知物塊所受重力為9.6N，彈簧測(cè)力計(jì)的量程為0～10N．（不計(jì)繩重和摩擦）．
（1）小明向上

勻速直線

拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使物塊升高，并由彈簧測(cè)力計(jì)讀出拉力為 4.0N，同時(shí)小華用刻度尺測(cè)出物塊上升的高度為0.1m，彈簧測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離為0.3m，由此可測(cè)得此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為

80

%．
（2）若增大物塊重力，則該滑輪組的機(jī)械效率將變大，最大機(jī)械效率為

92

%．
（3）為了研究彈簧測(cè)力計(jì)的原理，小明找來不同的兩根彈簧，用相同的力分別拉彈簧時(shí)，發(fā)現(xiàn)彈簧伸長(zhǎng)量不同．
①請(qǐng)你猜想影響彈簧伸長(zhǎng)量的因素可能是

彈簧的長(zhǎng)度

（寫出一個(gè)影響因素）．
②為了驗(yàn)證你的猜想，簡(jiǎn)要的做法是

選取兩跟長(zhǎng)度不同而其他因素相同的彈簧，用相同的拉力拉，觀察彈簧的伸長(zhǎng)量

．

Answer 1

分析：（1）利用二力平衡的條件可知，只有讓鉤碼勻速上升，此時(shí)滑輪對(duì)鉤碼的拉力的大小才會(huì)等于鉤碼的重力，測(cè)力計(jì)的示數(shù)才等于拉力的大��；根據(jù)W=Gh求出有用功，根據(jù)W=FS求出總功，利用效率公式求出此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率，總功和有用功之差即為額外功．
（2）在不計(jì)繩重和摩擦?xí)r，動(dòng)滑輪重力做的功即為額外功，同一滑輪組提升不同的物體上升相同的高度時(shí)所做的額外功相等；由題意可知當(dāng)用F=10N的力移動(dòng)的距離為0.3m時(shí)，拉滑輪組時(shí)做的總功最多，根據(jù)額外功不變求出有用功，利用效率公式求出最大機(jī)械效率．
（3）根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)可知，彈簧的伸長(zhǎng)量可能與彈簧的長(zhǎng)度、彈簧的粗細(xì)、彈簧的材質(zhì)等有關(guān)，在研究彈簧測(cè)力計(jì)的原理時(shí)要采用控制變量法．

解答：解：（1）只有讓鉤碼勻速上升，此時(shí)滑輪對(duì)鉤碼的拉力的大小才會(huì)等于鉤碼的重力，測(cè)力計(jì)的示數(shù)才等于拉力的大��；
滑輪組做的有用功W_有=Gh=9.6N×0.1m=0.96J，
拉力做的總功W_總=FS=4.0N×0.3m=1.2J，
滑輪組的機(jī)械效率η=

W有

W總

=

0.96J

1.2J

=80%，
額外功W_額=W_總-W_有=1.2J-0.96J=0.24J．
（2）當(dāng)用F=10N的力移動(dòng)的距離為0.3m時(shí)，
拉力做的總功W_總=FS=10N×0.3m=3J，
因此時(shí)的額外功不變，
所以W_有=W_總-W_額=3J-0.24J=2.76J，
最大機(jī)械效率為η=

W有

W總

=

2.76J

3J

=92%．
（3）①猜想：彈簧的長(zhǎng)度（彈簧的粗細(xì)、彈簧的材質(zhì)等）（合理即可）
②驗(yàn)證猜想的簡(jiǎn)單做法：選取兩跟長(zhǎng)度不同而其他因素相同的彈簧，用相同的拉力拉，觀察彈簧的伸長(zhǎng)量．
故答案為：（1）勻速直線；80；（2）92；（3）①?gòu)椈傻拈L(zhǎng)度（彈簧的粗細(xì)、彈簧的材質(zhì)等）（合理即可）②選取兩跟長(zhǎng)度不同而其他因素相同的彈簧，用相同的拉力拉，觀察彈簧的伸長(zhǎng)量

點(diǎn)評(píng)：本題考查了探究測(cè)滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)和探究彈簧測(cè)力計(jì)的原理的實(shí)驗(yàn)，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性強(qiáng)，關(guān)鍵是知道在不計(jì)繩重和摩擦?xí)r，動(dòng)滑輪重力做的功即為額外功．