Question

【題目】實(shí)驗(yàn)桌上有組裝好的實(shí)驗(yàn)裝置，如圖所示，其中彈簧測(cè)力計(jì)的量程為0~5N。另外還有質(zhì)量均為50g的鉤碼六個(gè)（圖中未畫出）。小軍計(jì)劃用這些器材探究“用動(dòng)滑輪提升重物時(shí)，如果動(dòng)滑輪的機(jī)械效率不變，有用功越大，則總功越大”。小軍的實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：

①在動(dòng)滑輪掛鉤上掛2個(gè)鉤碼，用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上勻速拉繩子自由端。2個(gè)鉤碼的總質(zhì)量用m表示，繩子自由端所受拉力用F表示，繩子自由端移動(dòng)的距離用s表示，鉤碼上升的高度用h表示。將m的數(shù)值記錄在表格中，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出F，用刻度尺分別測(cè)出s、h，并把測(cè)量數(shù)據(jù)記錄在表格中；

②保持動(dòng)滑輪的質(zhì)量及鉤碼上升的高度不變。依次改變動(dòng)滑輪所掛鉤碼的個(gè)數(shù)，仿照步驟①再做2次實(shí)驗(yàn)，將各次的鉤碼質(zhì)量m記錄在表格中，分別測(cè)量各次的F、s、h，并把各次的測(cè)量數(shù)據(jù)記錄在表格中。

③利用W總＝F s，計(jì)算出各次的總功，用W有用＝G h=mgh，計(jì)算出各次的有用功，并將各次的總功、有用功記錄在表格中。

（1）請(qǐng)根據(jù)以上敘述回答下列問題：小軍的操作步驟存在的問題：_________。請(qǐng)寫出改進(jìn)措施：_______。

（2）若用該滑輪勻速提升100g鉤碼時(shí)，在保證鉤碼和滑輪質(zhì)量，以及鉤碼上升高度都不變的條件下，第一次以速度v1勻速提升時(shí)機(jī)械效率為η1，第二次以速度2v1勻速提升時(shí)機(jī)械效率為η2，則η1___________η2(選填“大于”“小于”“等于”)。

Answer 1

【答案】改變了鉤碼的質(zhì)量，沒有保證機(jī)械效率不變 步驟②中：保持動(dòng)滑輪和鉤碼的質(zhì)量不變。依次改變鉤碼上升的高度。仿照步驟①再做2次實(shí)驗(yàn)，分別測(cè)量各次的m、 F、s、h，并把各次的測(cè)量數(shù)據(jù)記錄在表格中 等于

【解析】

（1）對(duì)同一滑輪組，改變提升物體的重力可改變機(jī)械效率，為控制機(jī)械效率不變，應(yīng)提升同一重物，通過改變提升物體的高度（即沒有改變繩子自由端的距離s）來改變有用功（即自變量W總）。據(jù)此分析存在問題及改進(jìn)措施；
（2）分析有用功和總功大小可知兩次機(jī)械效率的大小關(guān)系。

（1）對(duì)同一滑輪組，機(jī)械效率與提升物體的重力有關(guān)；探究過程中改變了鉤碼的重力，使動(dòng)滑輪的機(jī)械效率也發(fā)生變化，沒有保證機(jī)械效率不變；沒有改變繩子自由端的距離s來改變有用功，針對(duì)探究過程中存在的問題，改進(jìn)措施：步驟②中：保持動(dòng)滑輪和鉤碼的質(zhì)量不變。依次改變鉤碼上升的高度。仿照步驟①再做2次實(shí)驗(yàn)，分別測(cè)量各次的m、F、s、h，并把各次的測(cè)量數(shù)據(jù)記錄在表格中；
（2）用該滑輪勻速提升100g鉤碼時(shí)，保證鉤碼和滑輪質(zhì)量，以及鉤碼上升高度都不變，根據(jù)s=2h可知繩子自由端移動(dòng)的距離相等，根據(jù)W有=Gh=mgh可知有用功相同，根據(jù)W總=Fs可知總功相同，根據(jù)得到η1等于η2。