Question

11．某同學(xué)在做“測(cè)定滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中
（1）他所準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)器材有：滑輪，細(xì)繩，鐵架臺(tái)，直尺，還需刻度尺和鉤碼．
（2）該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，記錄的數(shù)據(jù)在表格中，請(qǐng)認(rèn)真填寫所缺少的部分

鉤碼重/N	鉤碼提高的高度/m	彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)/N	繩自由端拉動(dòng)距離/m	機(jī)械效率
5	0.15	2	0.45	83.3%

（3）實(shí)驗(yàn)中彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)該做沿豎直方向勻速運(yùn)動(dòng)．
（4）同學(xué)乙觀察并分析了甲的實(shí)驗(yàn)后，認(rèn)為甲的實(shí)驗(yàn)中，可少用一種器材，少測(cè)兩個(gè)數(shù)據(jù)也能測(cè)出滑輪組的機(jī)械效率，通過和甲討論并經(jīng)過老師的認(rèn)定，他的方案是可行的，請(qǐng)你分析一下，去掉的器材是什么？少測(cè)哪兩個(gè)數(shù)據(jù)？答：去掉刻度尺；少測(cè)兩個(gè)數(shù)據(jù)是重物上升的距離h，繩自由端移動(dòng)的距離s．
（5）某同學(xué)測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率時(shí)，先用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出物重G，組裝好器材，拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使物體勻速上升，用刻度尺分別測(cè)出物體上升的高度h和繩端移動(dòng)的距離s，在物體靜止時(shí)讀出拉力的大小F，最后，根據(jù)公式η$\frac{Gh}{Fs}$×100%算出滑輪組的機(jī)械效率．
1）以上操作過程存在一處錯(cuò)誤，請(qǐng)寫出正確的操作方法．在物體靜止時(shí)讀出拉力的大小F；改：勻速拉動(dòng)時(shí)記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F．
2）為了提高滑輪組提升物體時(shí)的機(jī)械效率，請(qǐng)?zhí)岢鰞蓷l措施：①增加物體的重力，②減小動(dòng)滑輪的重力．

Answer 1

分析 （1）在實(shí)驗(yàn)中，需要的器材有刻度尺，鉤碼，彈簧秤，鐵架臺(tái)，滑輪，細(xì)繩．
（2）W_有用=Gh，而W_總=Fs，滑輪組的機(jī)械效率公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$；
（3）用彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，只有在勻速拉動(dòng)時(shí)，拉力的大小才是不變的，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是不變的，才能快速準(zhǔn)確測(cè)出拉力的大�。�
（4）根據(jù)繩子的股數(shù)n，可以推出測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離s與鉤碼上升的距離h的關(guān)系：s=nh，
滑輪組的機(jī)械效率公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{Fnh}$=$\frac{G}{nF}$．
（5）在測(cè)繩端拉力時(shí)，需勻速拉動(dòng)測(cè)力計(jì)同時(shí)讀出測(cè)力計(jì)的示數(shù)；
滑輪組的機(jī)械效率是指有用功與總功之比，有用功越多、額外功越少，滑輪組的機(jī)械效率越高．

解答 解：
（1）在此實(shí)驗(yàn)中，提升的物體是鉤碼，同時(shí)需要用到測(cè)力計(jì)測(cè)量鉤碼的重力和繩端拉力；
（2）W_有用=Gh=5N×0.15m=0.75J，W_總=Fs=2N×0.45m=0.9J，η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{0.75J}{0.9J}$×100%≈83.3%；
（3）為準(zhǔn)確測(cè)出拉力的大小，必須使彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上勻速拉動(dòng)物體；
（4）根據(jù)測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離s和鉤碼上升的距離h的關(guān)系跟繩子股數(shù)n的關(guān)系式：s=nh，所以去掉刻度尺，少測(cè)量重物上升的距離h、繩自由端移動(dòng)的距離s；根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{Fnh}$=$\frac{G}{nF}$也可計(jì)算出機(jī)械效率；
（5）
1）我們所要測(cè)量的是在使用滑輪組時(shí)的機(jī)械效率，所以要測(cè)提升物體所用的拉力，應(yīng)拉著物體勻速上升，同時(shí)讀數(shù)．這樣測(cè)得的才是物體被提升時(shí)的拉力；
2）①若增加物體的重力可以增大有用功，從而增加有用功在總功中所占的比值；
②減小動(dòng)滑輪的重力，可以減少額外功，從而提高有用功在總功中的比值．
故答案為：（1）刻度尺；鉤碼；（2）83.3%；（3）沿豎直方向勻速；（4）刻度尺；重物上升的距離h；繩自由端移動(dòng)的距離s；（5）1）在物體靜止時(shí)讀出拉力的大小F；改：勻速拉動(dòng)時(shí)記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F；2）①增加物體的重力；②減小動(dòng)滑輪的重力．

點(diǎn)評(píng) 此題是測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率，考查了有用功、總功、機(jī)械效率的計(jì)算．知道有用功是克服物體的重力做的功，總功是克服彈簧測(cè)力計(jì)做的功，機(jī)械效率是有用功與總功之比．