Question

19．用圖示裝置探究“定滑輪和動滑輪的機(jī)械效率與所提升的物重有什么關(guān)系”，分別得到三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示．
（1）實(shí)驗(yàn)時，彈簧測力應(yīng)沿豎直方向勻速拉動．
（2）定滑輪提升物體時，所提升物體重力增加，機(jī)械效率基本不變（不變）；
（3）動滑輪提升物體時，所提升物體重力增加，機(jī)械效率隨著物重增加而增加；分析主要原因（不計(jì)摩擦）：由機(jī)械效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Gh+{G}_{動}h}$可知，提升動滑輪所做的功基本不變，提升物體越重，有用功在總功中所占比例增大，機(jī)械效率越高．
定滑輪：

實(shí)驗(yàn)序號	鉤碼重力G/N	鉤碼移動距離s/cm	彈簧測力計(jì)示數(shù)F/N
①	1	10	1.1
②	2	10	2.2
③	3	10	3.3

動滑輪：

實(shí)驗(yàn)序號	鉤碼重力G/N	鉤碼移動距離s/cm	彈簧測力計(jì)示數(shù)F/N
①	1	10	0.7
②	2	10	1.2
③	3	10	1.7

Answer 1

分析 （1）為了準(zhǔn)確測量拉力，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向勻速拉動測力計(jì)；
（2）利用定滑輪提升物體時，忽略摩擦力，拉力大小等于物體重力，物重增大、拉力增大；
（3）根據(jù)機(jī)械效率的概念：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{有用}+{W}_{動}}$進(jìn)行分析．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)時，為了準(zhǔn)確測量拉力大小，彈簧測力應(yīng)沿豎直方向勻速運(yùn)動；
（2）由數(shù)據(jù)知，η₁=$\frac{{G}_{1}{h}_{1}}{{F}_{1}{s}_{1}}$×100%=$\frac{1N×0.1m}{1.1N×0.1m}$×100%=90.9%
η₂=$\frac{{G}_{2}{h}_{2}}{{F}_{2}{s}_{2}}$×100%=$\frac{2N×0.1m}{2.2N×0.1m}$×100%=90.9%；
η₃=$\frac{{G}_{3}{h}_{3}}{{F}_{3}{s}_{3}}$×100%=$\frac{3N×0.1m}{3.3N×0.1m}$×100%=90.9%；
定滑輪提升物體時，拉力幾乎等于物重，物重增加多少，拉力幾乎增加多少，繩端移動距離與物體上升高度相同，所以所提升物體重力增加，機(jī)械效率基本不變；
（3）對于動滑輪：s=2h
η₁=$\frac{{G}_{1}{h}_{1}}{{F}_{1}{s}_{1}}$×100%=$\frac{1N×0.1m}{0.7N×0.2m}$×100%=71.4%
η₂=$\frac{{G}_{2}{h}_{2}}{{F}_{2}{s}_{2}}$×100%=$\frac{2N×0.1m}{1.2N×0.2m}$×100%=83.3%
η₃=$\frac{{G}_{3}{h}_{3}}{{F}_{3}{s}_{3}}$×100%=$\frac{3N×0.1m}{1.7N×0.2m}$×100%=88.2%
使用動滑輪時，根據(jù)機(jī)械效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Gh+{G}_{動}h}$，物體重力增大時，所做的有用功增大，額外功幾乎不變，所以有用功在總功中所占比例增大，機(jī)械效率升高．
故答案為：（1）勻速；（2）基本不變（不變）；（3）隨著物重增加而增加；
原因：由機(jī)械效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Gh+{G}_{動}h}$可知，提升動滑輪所做的功基本不變，提升物體越重，有用功在總功中所占比例增大，機(jī)械效率越高．

點(diǎn)評 本題主要通過分析比較定滑輪和動滑輪機(jī)械效率的影響因素，考查了機(jī)械效率的計(jì)算和對效率概念的理解．