Question

18．小雪和小紅在“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，一起組裝好如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，他們分別記下了鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)的位置．
（1）小紅勻速豎直向上拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼升高，并由彈簧測(cè)力計(jì)讀出拉力為0.5N，同時(shí)小雪用用刻度尺測(cè)出鉤碼提升的高度為0.1m，以上測(cè)量準(zhǔn)確，其他被測(cè)物理量和計(jì)算的數(shù)據(jù)如表：

鉤碼重（N）	彈簧測(cè)力計(jì)提升的高度（m）	有用功（J）	總功（J）	機(jī)械效率
2	0.4	0.2	0.2	100%

（2）小雪和小紅測(cè)得滑輪組的機(jī)械效率為100%，他們意識(shí)到出現(xiàn)了錯(cuò)誤，請(qǐng)你幫助找出原因彈簧測(cè)力計(jì)提升的高度錯(cuò)了，應(yīng)為0.5m．
（3）請(qǐng)你計(jì)算出該滑輪組的機(jī)械效率．
（4）若提升的鉤碼重增加到6N，則該滑輪組的機(jī)械效率將增大．（填“變大”“變小”“不變”）
（5）有同學(xué)想進(jìn)一步探究滑輪組的機(jī)械效率是否與 滑輪組中細(xì)繩的繞法有關(guān)．根據(jù)探究目的，他們先通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)算出如圖2（甲）所示的滑輪組的機(jī)械效率，請(qǐng)你在圖2（乙）中畫(huà)出下一步實(shí)驗(yàn)所需的組裝圖，改變了繞線方式，該滑輪組的機(jī)械效率將不變．（填“變大”“變小”“不變”）．

Answer 1

分析 （1）測(cè)力計(jì)不是勻速地移動(dòng)會(huì)造成測(cè)力計(jì)的讀數(shù)不準(zhǔn)確；
（2）滑輪組在使用中，動(dòng)滑輪被幾根繩子承擔(dān)，拉力移動(dòng)的距離就是物體和動(dòng)滑輪移動(dòng)距離的幾倍；
（3）根據(jù)公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$可計(jì)算出機(jī)械效率；
（4）使用滑輪組時(shí)，做的額外功不變，增加鉤碼的重，增大了有用功，因此機(jī)械效率會(huì)變大；
（5）甲圖中與動(dòng)滑輪相連的繩子有2段，要研究與繩子繞法的關(guān)系，應(yīng)控制其余條件不變，只改變繩子的繞法，畫(huà)成與動(dòng)滑輪相連的繩子為3段；
計(jì)算滑輪組的機(jī)械效率時(shí)，若忽略繩重及摩擦，則額外功就是提升動(dòng)滑輪所做的功，根據(jù)有用功占總功的百分比判斷滑輪組機(jī)械效率的變化．

解答 解：
（1）測(cè)量滑輪組的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該豎直勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)；
（2）動(dòng)滑輪被5根繩子承擔(dān)，拉力移動(dòng)的距離就是物體和動(dòng)滑輪移動(dòng)距離的5倍，因此彈簧測(cè)力計(jì)提升的高度錯(cuò)了，應(yīng)為0.5m；
（3）滑輪組的機(jī)械效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{2N×0.1m}{0.5N×0.5m}$×100%=80%；
（4）使用滑輪組時(shí)，做的額外功不變，增加鉤碼的重，增大了有用功，因此機(jī)械效率會(huì)變大；
（5）與動(dòng)滑輪相連的繩子段數(shù)為3段時(shí)，根據(jù)“奇動(dòng)偶定”的原則繞線，繩子的起始端系在動(dòng)滑輪的掛鉤上；如圖所示：

當(dāng)使用這兩個(gè)的滑輪組提升相同的重物時(shí)，若忽略繩重及摩擦，他們做的有用功相同，額外功也一樣，因此總功相同，也就是機(jī)械效率相同．
故答案為：（1）勻速豎直；（2）彈簧測(cè)力計(jì)提升的高度錯(cuò)了，應(yīng)為0.5m；（3）80%；（4）增大；（5）見(jiàn)上圖；不變．

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．