Question

16．如圖是某小組在“測滑輪組機械效率”的實驗中進行的一個探究活動（不計繩重及摩擦）．

滑輪組	鉤碼重/N	鉤碼上升的高度/cm	彈簧測力計的示數(shù)/N	彈簧測力計移動的距離/cm
甲	5	5	2.0	15
乙	5	5	1.7

（1）實驗中，甲滑輪組做的有用功等于（大于/等于/小于）乙滑輪組做的有用功，甲滑輪組的機械效率為83.3%，乙滑輪組的機械效率為73.5%（結(jié)果精確到0.1%）．
（2）實驗探究得出的結(jié)論是物重相同時，動滑輪越重，滑輪組的機械效率越低．
（3）實驗時，小李還認為動滑輪的機械效率可能還與鉤碼的重力有關(guān)，并用實驗證明了自己的猜想是正確的，你認為小麗的實驗方法是應(yīng)使用同一滑輪組，只改變被提升物體的重力，測量滑輪組的機械效率進行比較．

Answer 1

分析 （1）由圖乙可知通過動滑輪繩子的段數(shù)，根據(jù)s=nh計算乙中彈簧測力計移動的距離，由表格數(shù)據(jù)，根據(jù)W_有=Gh比較兩次實驗的有用功大小，根據(jù)η=$\frac{{W}_{甲有}}{{W}_{甲總}}$計算兩次實驗的機械效率；
（2）找到兩次實驗的相同點和不同點，分析出導(dǎo)致機械效率不同的因素是什么，然后得出結(jié)論．
（3）要探究動滑輪的機械效率與鉤碼的重力關(guān)系，應(yīng)采用控制變量法設(shè)計實驗．

解答 解：
（1）由乙圖可知，有4段繩子通過動滑輪，所以自由端通過距離s=nh=5cm×4=20cm．
因為兩滑輪組提升物重相同且提升高度相同，由W_有用=Gh可知，甲乙兩滑輪組做的有用功相等．
甲滑輪組的機械效率為：
η_甲=$\frac{{W}_{甲有}}{{W}_{甲總}}$=×100%=$\frac{Gh}{{F}_{甲}{s}_{甲}}$=$\frac{5N×0.05m}{2.0N×0.15m}$×100%≈83.3%；
同理：η_乙=$\frac{Gh}{{F}_{乙}{s}_{乙}}$=×100%=$\frac{5N×0.05m}{1.7N×0.2m}$=×100%≈73.5%．
（2）兩次實驗物重相同時，使用不同的滑輪組，由于所做的額外功不同，且乙圖中動滑輪越重，滑輪組的機械效率越低．
（3）滑輪組的機械效率與被提升物體重力的關(guān)系，應(yīng)使用同一滑輪組，只改變被提升物體的重力，測量滑輪組的機械效率進行比較．
故答案為：（1）等于；83.3%；73.5%；
（2）物重相同時，動滑輪越重，滑輪組的機械效率越低；
（3）應(yīng)使用同一滑輪組，只改變被提升物體的重力，測量滑輪組的機械效率進行比較．

點評 此題是測量滑輪組的機械效率，一定要掌握繩端移動距離與物體上升高度之間的關(guān)系，知道機械效率是有用功與總功之比．還考查了控制變量法的應(yīng)用．