Question

17．某實驗小組用如圖所示的滑輪組測定它的機械效率，得到的數(shù)據(jù)如表所示．

物理量 實驗次數(shù)	鉤碼重 G/N	鉤碼上升高度h/cm	繩端拉力 F/N	繩端移動距離s/cm	機械效率 η/%
1	4	10	1.8	30	74.1
2	4	20	1.8	60	74.1
3	4	30	1.8	90	74.1
4	6	10	2.4	30	①
5	8	10	②	30	92.0

（1）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出該滑輪組的繞線方式．
（2）完成表格的填空：①83.3%；②2.9．
（3）通過第1、2、3次實驗的數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論：滑輪組的機械效率與物體提升的高度無關．
（4）通過第1、4、5次實驗的數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論：同一滑輪組，提升物體的重力越大，機械效率就越高．
（5）若使用不同的滑輪組提升相同的重物時，動滑輪的質(zhì)量越大，滑輪組的機械效率越低（選填“越高”、“不變”或“越低”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)第1次物體上升的高度和繩子自由端移動的距離來判斷繩子的段數(shù)n，根據(jù)“動奇定偶”可知從動滑輪的掛鉤開始繞線．
（2）根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$計算第4次實驗的機械效率和第5次實驗繩子自由端拉力的大小；
（3）根據(jù)第1、2、3次實驗的數(shù)據(jù)找到相同量和不同量分析得出結(jié)論；
（4）根據(jù)第1、4、5次實驗的數(shù)據(jù)找到相同量和不同量分析得出結(jié)論；
（5）使用不同的滑輪組提升相同的重物時，有用功相同，動滑輪個數(shù)多，克服動滑輪重做額外功越多，由此分析對滑輪組機械效率的影響．

解答 解：
（1）由第1次實驗數(shù)據(jù)，n=$\frac{s}{h}$=$\frac{0.30m}{0.10m}$=3，從動滑輪的掛鉤開始依次繞線，如下圖所示：
；
（2）①由表格第4次實驗數(shù)據(jù)，機械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{{G}_{4}h}{{F}_{4}s}$×100%=$\frac{6N×0.10m}{2.4N×0.30m}$×100%≈83.3%；
②由第5次實驗數(shù)據(jù)，η=$\frac{{G}_{5}h}{{F}_{5}s}$，
即：92.0%=$\frac{8N×0.10m}{{F}_{5}×0.30m}$，解得：F₅≈2.9N； 
（3）由表中1、2、3次實驗數(shù)據(jù)可知，重物重力相同而重物被提升的高度不同，滑輪組的機械效率相同，由此可知：滑輪組的機械效率與物體提升的高度無關；
（4）由表中1、4、5次實驗數(shù)據(jù)可知，同一滑輪組，提起的物體越重，機械效率越高；
（5）若使用不同的滑輪組提升相同的重物時，即做有用功相同，動滑輪的質(zhì)量越大，克服動滑輪做額外功越多，總功越大，根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$可知滑輪組的機械效率越低．
故答案為：（1）見上圖；（2）①83.3%；②2.9；（3）滑輪組的機械效率與物體提升的高度無關；（4）同一滑輪組，提升物體的重力越大，機械效率就越高；（5）越低．

點評 在此實驗中，對滑輪組的分析、機械效率公式的運用是實驗的基礎，實驗中分別探究了機械效率高低與動滑輪個數(shù)、提升物體重力等多個量的關系，因此，控制變量法的運用也十分關鍵；
在繞線時，繞法取決于繩子的段數(shù)，當繩子的段數(shù)為奇數(shù)時，從動滑輪的掛鉤開始繞線；當段數(shù)為偶數(shù)時，從定滑輪的掛鉤開始繞線，簡稱“奇動偶定”．