Question

20．某實驗小組的同學(xué)用如圖甲所示的器材，探究影響滑輪組機械效率的因素．
（1）要用最省力的辦法提起圖甲中的重物，請完成滑輪組的繞線．
（2）該實驗小組的同學(xué)將圖甲中的物體換成鉤碼，采用圖乙所示的繞線方法，測得滑輪組的機械效率如下表所示．

實驗次數(shù)	鉤碼重量G/N	鉤碼上升高度h/m	拉力F/N	拉力F通過距離s/m	機械效率η/%
1	0.50	0.20	0.40	0.40	62.5
2	1.00	0.20	0.75	0.40	66.7
3	1.00	0.30	0.75	0.60	66.7
4	1.50	0.20	1.02	0.40	73.5
5	2.00	0.20	1.34	0.40
6	2.50	0.20	1.66	0.40	75.3

第五次實驗，滑輪組的機械效率η₅=74.6%（計算結(jié)果保留一位小數(shù)）．
（3）比較2、3兩次實驗，可知：同一滑輪組的機械效率與重物被提升高度無關(guān)．
（4）根據(jù)以上信息，可以得出：用同一滑輪組提升不同重物至同一高度，在克服動滑輪的重力所做的額外功相同（選填“相同”或“不同”）；提升的物重增加時，克服摩擦和繩重所做的額外功變大，滑輪組的機械效率將變大（選填“變大”、“變小”或“不變“）．
（5）多次改變提升的物重測量滑輪組的機械效率，目的是C（選填字母）．
A．減小摩擦
B．多次測量取平均值減小誤差
C．獲得多組數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律
D．提高滑輪組的機械效率
（6）在某一次測量中，將圖（乙）中F的方向改為圖丙中的F₁，其它條件不變，滑輪組的機械效率不變（選填“增大”、“變小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）由一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組，其最省力的繞線方法就是由三段繩子承擔(dān)物重，據(jù)此來進行繞線；
（2）根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$求出第5次實驗滑輪組的機械效率；
（3）探究滑輪組的機械效率與重物被提升高度關(guān)系時，應(yīng)控制其他因素不變，只改變物體被提高高度；
（4）根據(jù)W=Gh可得：用同一滑輪組提升不同重物至同一高度克服動滑輪的重所做的額外功關(guān)系，提升的物重增加時克服物重所做的有用功的變化；進一步分析機械效率得出其變化；
（5）初中物理用實驗探究物理問題時要進行多次實驗，有的是為了多次測量求平均值來減小誤差；有的是多次測量發(fā)現(xiàn)變化規(guī)律；有的是為了使實驗結(jié)論具有普遍性；
（6）觀察圖可知，繩端最后繞過的是定滑輪，定滑輪只起改變力的方向的作用，對力的大小不會產(chǎn)生影響．

解答 解：
（1）一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組，其最省力的繞法是由三段繩子承擔(dān)物重，故其繞繩如下：

（2）第5次實驗滑輪組的機械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{2N×0.2m}{1.34N×0.4m}$×100%≈74.6%；
（3）探究滑輪組的機械效率與重物被提升高度關(guān)系時，應(yīng)控制其他因素不變（物體的重不變），只改變物體被提高高度，由表格數(shù)據(jù)可知，應(yīng)比較2、3兩次實驗；
（4）用同一滑輪組提升不同重物至同一高度，由W=Gh可知，克服動滑輪的重所做的額外功相同；
物體的重力越大，每段繩子上承擔(dān)的物重越大，滑輪與繩子間的壓力增大，摩擦力增大，克服摩擦力所做的額外功變大；
提升的物重增加時，克服物重所做的有用功增加，由表中數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機械效率變大；
（5）多次改變提升的物重測量滑輪組的機械效率，是為了進行多次測量，獲得多組數(shù)據(jù)，總結(jié)實驗規(guī)律，使實驗結(jié)論具有普遍性，故C正確；
（6）讀圖可知，繩端最后繞過的是定滑輪，定滑輪只改變力的方向，不影響力的大小，因此，拉力的最終方向不影響拉力的大�。ɡ�力不變），機械效率當(dāng)然也就不會變化．
故答案為：
（1）見上圖；（2）74.6；（3）2、3；（4）相同；變大；變大；（5）C；（6）不變．

點評 本題考查了測量滑輪組機械效率的實驗，涉及到拉力的計算和滑輪組機械效率的計算以及實驗的注意事項、分析實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論、多次測量的目的等，要注意影響滑輪組機械效率因素的掌握．