Question

某小組使用幾個相同的滑輪分別進行了機械效率的測定，每次實驗中都提升同樣重的鉤碼，并保證測力計拉升相同的距離．如圖．他們將測得鉤碼重G、拉力F、鉤碼上升的高度h、測力計移動的距離s，并將計算出機械效率η數(shù)據(jù)一并記入下表：

次序	G/N	F/N	h/m	s/m	η
1	2	2.1	30	30	95.2%
2	2	1.2	18	30	100%
3	2	0.9	10	30	★

（1）實驗中應(yīng)注意讓測力計沿豎直方向做

勻速直線

運動．
（2）該小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)，第2次實驗中的機械效率為100%，這明顯違反常理．通過重做實驗，發(fā)現(xiàn)有一個數(shù)據(jù)測量錯誤，該數(shù)據(jù)是

30

，實際值應(yīng)為

36

．改正錯誤數(shù)據(jù)后，重新計算該次的機械效率應(yīng)為

83.3%

．
（3）實驗1中的有用功是

0.6

J，表格中數(shù)據(jù)★=

74.1%

；
（4）比較實驗1、2，兩次實驗機械效率不同的主要原因是

動滑輪有重力

；
（5）比較實驗2、3，影響這兩次實驗機械效率不同的主要因素是

摩擦力不同

，使用滑輪組的優(yōu)點是

可以省力或改變用力的方向

．
（6）若利用裝置3繼續(xù)探究機械效率與所提鉤碼重的關(guān)系，主要的操作步驟是：

使用裝置3提升重力不同的鉤碼，使提升鉤碼的高度相同，測出測力計的拉力，然后由效率公式求出滑輪組效率，最后比較滑輪組效率大小，得出結(jié)論

．

Answer 1

分析：（1）當(dāng)彈簧測力計沿豎直方向勻速運動時，拉力做的功轉(zhuǎn)化物體的重力勢能，不改變物體的動能．
（2）動滑輪承重繩子的股數(shù)n=2，據(jù)此分析表中實驗數(shù)據(jù)，然后應(yīng)用s=nh、效率公式答題．
（3）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)，應(yīng)用功的計算公式、效率公式求出有用功與滑輪組的效率．
（4）實驗1、2的最大不同是滑輪的性質(zhì)不同，1為定滑輪，2為動滑輪，而動滑輪的重是產(chǎn)生額外功的主要原因之一，據(jù)此可進行分析；
（5）實驗2、3中雖然承擔(dān)物重的繩子的段數(shù)不同，但這不是影響機械效率的主要原因，這里主要原因應(yīng)該是滑輪組不同的組成，使摩擦的大小發(fā)生了改變，從而影響了機械效率；滑輪組的優(yōu)點有兩個方面，即可以省力，有時也可同時改變用力方向．
（6）探究機械效率與所提鉤碼重的關(guān)系，應(yīng)控制滑輪組、提升重物的高度相同而鉤碼重力不同．

解答：解：（1）實驗中應(yīng)注意讓測力計沿豎直方向做勻速直線運動．
（2）動滑輪承重繩子的股數(shù)n=2，鉤碼上升高度h=18cm，則測力計移動距離s=nh=2×18cm=36cm，
由表中實驗數(shù)據(jù)可知，第2次實驗時，數(shù)據(jù)30錯誤，實際值為36，滑輪組的機械效率：
η₂=

W2有用

W2總

×100%=

G2h2

F2s2

×100%=

2N×0.18m

1.2N×0.36m

×100%≈83.3%；
（3）由表中實驗數(shù)據(jù)可知，W_1有用=G₁h₁=2N×0.3m=0.6J，
第三次實驗時滑輪組效率：η₃=

W3有用

W3總

×100%=

2N×0.1m

0.9N×0.3m

×100%≈74.1%；
（4）由圖示滑輪與表中實驗數(shù)據(jù)可知，第1與第2次實驗相比，第2次實驗中滑輪為動滑輪，因此，由于動滑輪重力的存在，使額外功增加，機械效率降低
（5）由圖示滑輪組與表中實驗數(shù)據(jù)可知，第2、3兩次實驗相比較，滑輪組的繞繩方法不同，使得其摩擦力的大小不同，這是造成其機械效率不同的主要因素；使用滑輪組可以省力，也可以改變用力的方向．
（6）探究機械效率與所提鉤碼重的關(guān)系的實驗步驟為：使用裝置3提升重力不同的鉤碼，使提升鉤碼的高度相同，測出測力計的拉力，然后由效率公式求出滑輪組效率，最后比較滑輪組效率大小，得出結(jié)論．
故答案為：（1）勻速直線；（2）30；36；83.3%；（3）0.6；74.1%；（4）動滑輪有重力；（5）摩擦力不同；可以省力或改變用力的方向．（6）使用裝置3提升重力不同的鉤碼，使提升鉤碼的高度相同，測出測力計的拉力，然后由效率公式求出滑輪組效率，最后比較滑輪組效率大小，得出結(jié)論．

點評：本實驗是探究滑輪組機械效率的基本實驗，主要掌握機械效率公式的合理運用和影響機械效率大小的因素分析．要明確：影響機械效率大小的因素主要有三方向，分別是動滑輪的重力、摩擦、繩重，據(jù)此結(jié)合實驗圖可對題目中的考查內(nèi)容做出正確的判斷．