Question

婷婷學(xué)校正在建造綜合大樓，工地上的升降機(jī)頻繁地將建筑材料運(yùn)往高處，仔細(xì)觀察升降機(jī)的主要構(gòu)造，發(fā)現(xiàn)其關(guān)鍵裝置是滑輪組，滑輪組的效率有多高呢？婷婷利用學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)室，與其它小組成員測量滑輪組的機(jī)械效率，如圖所示，是他們的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)如表所示．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)物理量	l	2	3
鉤碼重G/N	4	4	6
鉤碼上升高度h/m	0.1	0.1	0.1
繩端拉力F/N	1.8	1.4	2.4
繩端移動(dòng)距離s/m	0.3	0.5	0.3
機(jī)械效率η	74%	57%	83%

（1）實(shí)驗(yàn)原理是：

η=

Gh

Fs

．
（2）請(qǐng)將表格中的數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整．
（3）在實(shí)驗(yàn)操作中

豎直向上勻速

拉動(dòng)彈簧測力計(jì)．才能通過彈簧測力計(jì)準(zhǔn)確讀出拉力的大小．
（4）從表中數(shù)據(jù)可分析出實(shí)驗(yàn)1是用

甲

圖做的實(shí)驗(yàn)．
（5）通過實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2的數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論：使用不同的滑輪組提升相同的重物時(shí)，動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)越多，滑輪組的機(jī)械效率

越低

．
（6）比較實(shí)驗(yàn)次數(shù)

1、3

可得結(jié)論：使用同一套滑輪組，增大鉤碼的重力可以提高滑輪組的機(jī)械效率．
（7）滑輪組的機(jī)械效率可能還與其它因素有關(guān)，請(qǐng)你作出恰當(dāng)?shù)牟孪耄?!--BA-->

摩擦和繩子的重力

．

Answer 1

分析：（1）機(jī)械效率是指有用功與總功的比值，根據(jù)W=Gh求出有用功，根據(jù)W=Fs求出總功，帶入效率公式即可得出實(shí)驗(yàn)的原理．
（2）根據(jù)η=

Gh

Fs

及其變形時(shí)求出機(jī)械效率和拉力的大�。�
（3）實(shí)驗(yàn)中要?jiǎng)蛩倮瓌?dòng)彈簧測力計(jì)，這樣示數(shù)才與拉力相同，并有利于準(zhǔn)確讀數(shù)．
（4）根據(jù)s=nh求出繩子的有效股數(shù)，再確定實(shí)驗(yàn)1、2、3所用的實(shí)驗(yàn)裝置．
（5）實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2，用不同的滑輪組，提升相同的重物，所做的有用功相同，動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)越多，做的額外功越多，機(jī)械效率越低；
（6）實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)3，使用同樣的滑輪組，做的額外功相同；提起的物體越重，做的有用功越多，有用功占總功的比值越大，機(jī)械效率越大．
（7）影響機(jī)械效率的大小的因素一個(gè)關(guān)鍵是額外功，根據(jù)額外功產(chǎn)生的原因進(jìn)行解答．

解答：解：（1）滑輪組的機(jī)械效率η=

W有

W總

=

Gh

Fs

，故實(shí)驗(yàn)的原理為η=

Gh

Fs

．
（2）第二次的效率η=

Gh

Fs

=

4N×0.1m

1.4N×0.5m

≈57%，
第三次η=

Gh

Fs

=

6N×0.1m

F×0.3m

=83%，解得F≈2.4N．
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)要豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測力計(jì)的，這樣示數(shù)才會(huì)穩(wěn)定，所讀出的數(shù)值才等于拉力的大小．
（4）由實(shí)驗(yàn)1、3的數(shù)據(jù)可知，s=0.3m，h=0.1m，所以n=

s

h

=

0.3m

0.1m

=3，結(jié)合圖可知是用甲實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)．
實(shí)驗(yàn)2的數(shù)據(jù)可知，s=0.5m，h=0.1m，所以n=

s

h

=

0.5m

0.1m

=5，結(jié)合圖可知是用乙實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)．
（5）實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2比較，動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)增加，對(duì)動(dòng)滑輪所做的額外功增大、總功增多，有用功占總功的比值減小，機(jī)械效率降低．由此可知：使用不同的滑輪組，提升相同的重物時(shí)，動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)越多，滑輪組的機(jī)械效率越低；
（6）實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)3，使用同樣的滑輪組，做的額外功相同；提起的鉤碼越重，做的有用功越多，有用功占總功的比值越大，機(jī)械效率越大，由此可知：使用同一滑輪組，增大提升的物重，可以提高滑輪組的機(jī)械效率．
（7）機(jī)械效率表示有用功占總功的百分比，總功是有用功和額外功的總和；用滑輪組提起重物時(shí)，對(duì)重物做的功為有用功，克服動(dòng)滑輪重力和繩子重力及摩擦做的功是額外功，所以滑輪組的機(jī)械效率可能還與摩擦和繩子的重力有關(guān)．
故答案為：（1）η=

Gh

Fs

；（2）57%；2.4；（3）豎直向上勻速；（4）甲；（5）越低；（6）1、3；（7）摩擦和繩子的重力．

點(diǎn)評(píng)：滑輪組的機(jī)械效率與物體重力、摩擦力、機(jī)械本身重力有關(guān)．要提高機(jī)械效率，應(yīng)盡量減小摩擦和機(jī)械本身重力的同時(shí)，最大限度的增加被吊物體重力．