Question

11．在測量“滑輪組機械效率”時，小強利用兩組滑輪組進行了4次測量，用一個動滑輪和一個定滑輪測得前3組數(shù)據(jù)，用兩個動滑輪和兩個定滑輪測得第4組數(shù)據(jù)，如表．

實驗 次數(shù)	物重 G物/N	動滑輪重 G動/N	鉤碼上升的 高度h/m	動力 F/N	動力作用點移動的距離s/m	滑輪組的機 械效率η/%
1	1	0.5	0.1	0.7	0.3	47.6
2	2	0.5	0.1	1.1	0.3	60.6
3	4	0.5	0.1	2.0	0.3
4	4	1	0.1		0.5	50.0

（1）根據(jù)表中前3次實驗數(shù)據(jù)，畫出甲圖中滑輪組的繞繩方法．
（2）在實驗中，測量繩端拉力F時，應(yīng)豎直向上勻速拉動彈簧測力計，讀出乙圖中彈簧測力計的示數(shù)為1.6N．
（3）若第3次實驗提升重物所用的時間為1s，則拉力做功的功率為0.6W，此時滑輪組的機械效率為66.7%．
（4）由表中第1、2、3組數(shù)據(jù)可知，同一滑輪組的機械效率與物重有關(guān)．
（5）由表中第3、4組數(shù)據(jù)可知，提升相同重物，不同滑輪組的機械效率與摩擦和動滑輪重有關(guān)，請計算出第3組實驗中克服摩擦所做的額外功0.15J．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)h與s的關(guān)系（s=nh）結(jié)合表格中數(shù)據(jù)判斷承擔(dān)物重的繩子段數(shù)，然后繞線；
（2）為準(zhǔn)確地測出拉力，需豎直向上勻速拉動測力計；進行讀數(shù)時，注意測力計的分度值；
（3）根據(jù)公式W=Fs求出拉力所做的總功，然后根據(jù)公式P=$\frac{W}{t}$求出拉力做功的功率；根據(jù)公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$計算機械效率；
（4）由表中第1、2、3組數(shù)據(jù)，分析機械效率的變化及前面物理量的變化得出結(jié)論；
（5）由表中第3、4組數(shù)據(jù)可知，物重相同，動滑輪重力不同，
先根據(jù)W=Gh求出有用功和克服動滑輪做的功，然后根據(jù)W=Fs求出總功，則克服繩重及摩擦做的那部分額外功等于總功減去有用功和克服動滑輪做的功．

解答 解：（1）由前3組實驗數(shù)據(jù)知，s=3h，所以滑輪組由3段繩子承擔(dān)物重，因此應(yīng)從動滑輪繞起，如圖所示：

（2）實驗中應(yīng)沿豎直方向勻速拉動彈簧測力計，這樣才能準(zhǔn)確測出拉力的值；
由圖知，測力計的分度值為0.2N，所以其示數(shù)為1.6N；
（3）拉力所做的功為：W=Fs=2N×0.3m=0.6J；
拉力做功的功率為：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{0.6J}{1s}$=0.6W；
第3次實驗，滑輪組的機械效率為：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{4N×0.1m}{2N×0.3m}$×100%≈66.7%；
（4）由表中第 1、2、3組數(shù)據(jù)可知，同一滑輪組的機械效率與物重有關(guān)；
（5）由表中第3、4組數(shù)據(jù)可知，物重相同，動滑輪重力不同，機械效率不同，由此可得，滑輪組的機械效率與摩擦和動滑輪重有關(guān)
根據(jù)表中第3組數(shù)據(jù)可知，有用功：W_有=Gh=4N×0.1m=0.4J；克服動滑輪做的功：W_動=G_動h=0.5N×0.1m=0.05J；總功：W_總=Fs=2N×0.3m=0.6J；
則克服繩重及摩擦做的那部分額外功：W_額=W_總-W_有-W_動=0.6J-0.4J-0.05J=0.15J．
故答案為：（1）見上圖；（2）勻速；1.6；（3）0.6；66.7%；（4）物重；（5）動滑輪重； 0.15．

點評 此題是“探究滑輪組的機械效率”實驗，考查了滑輪組機械效率的計算，根據(jù)數(shù)據(jù)分析影響滑輪組效率的因素，同時考查了有關(guān)滑輪組的組裝及測力計的讀數(shù)問題，要細心分析每一個問題．