Question

17．某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的滑輪組測(cè)定它的機(jī)械效率，得到的數(shù)據(jù)如表所示．

物理量 實(shí)驗(yàn)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(dòng)距離s/cm	機(jī)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)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(guò)第1、2、3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論：滑輪組的機(jī)械效率與物體提升的高度無(wú)關(guān)．
（4）通過(guò)第1、4、5次實(shí)驗(yàn)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(jī)械效率就越高．
（5）若使用不同的滑輪組提升相同的重物時(shí)，動(dòng)滑輪的質(zhì)量越大，滑輪組的機(jī)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(dòng)的距離來(lái)判斷繩子的段數(shù)n，根據(jù)“動(dòng)奇定偶”可知從動(dòng)滑輪的掛鉤開(kāi)始繞線．
（2）根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$計(jì)算第4次實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率和第5次實(shí)驗(yàn)繩子自由端拉力的大�。�
（3）根據(jù)第1、2、3次實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)，有用功相同，動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)多，克服動(dòng)滑輪重做額外功越多，由此分析對(duì)滑輪組機(jī)械效率的影響．

解答 解：
（1）由第1次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，n=$\frac{s}{h}$=$\frac{0.30m}{0.10m}$=3，從動(dòng)滑輪的掛鉤開(kāi)始依次繞線，如下圖所示：
；
（2）①由表格第4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$×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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jī)械效率相同，由此可知：滑輪組的機(jī)械效率與物體提升的高度無(wú)關(guān)；
（4）由表中1、4、5次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，同一滑輪組，提起的物體越重，機(jī)械效率越高；
（5）若使用不同的滑輪組提升相同的重物時(shí)，即做有用功相同，動(dòng)滑輪的質(zhì)量越大，克服動(dòng)滑輪做額外功越多，總功越大，根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$可知滑輪組的機(jī)械效率越低．
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；（2）①83.3%；②2.9；（3）滑輪組的機(jī)械效率與物體提升的高度無(wú)關(guān)；（4）同一滑輪組，提升物體的重力越大，機(jī)械效率就越高；（5）越低．

點(diǎn)評(píng) 在此實(shí)驗(yàn)中，對(duì)滑輪組的分析、機(jī)械效率公式的運(yùn)用是實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)中分別探究了機(jī)械效率高低與動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)、提升物體重力等多個(gè)量的關(guān)系，因此，控制變量法的運(yùn)用也十分關(guān)鍵；
在繞線時(shí)，繞法取決于繩子的段數(shù)，當(dāng)繩子的段數(shù)為奇數(shù)時(shí)，從動(dòng)滑輪的掛鉤開(kāi)始繞線；當(dāng)段數(shù)為偶數(shù)時(shí)，從定滑輪的掛鉤開(kāi)始繞線，簡(jiǎn)稱“奇動(dòng)偶定”．