Question

15．某同學(xué)做“測定滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)桌上有下列器材：A．鐵架臺  B．鉤碼  C．天平  D．定滑輪和動滑輪各若干 E．長約2米的繩子  F．秒表
（1）以上器材中屬于多余的是C、F；（填字母）所缺少的兩件主要器材是測力計(jì)；和刻度尺．
（2）實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，必須豎直勻速拉動彈簧測力計(jì)，使鉤碼上升．
（3）實(shí)驗(yàn)測出彈簧測力計(jì)示數(shù)為0.5N，鉤碼重2N，鉤碼上升的高度為0.1m，動力移動的距離是0.5m，則該同學(xué)們選用了圖中的甲滑輪組．（選填“甲”或“乙”）
（4）該滑輪組的機(jī)械效率η=80%．畫出該滑輪組的組裝情況．
（5）若甲、乙滑輪組中每個(gè)滑輪的規(guī)格相同，吊起相同的物體，則較省力的是甲裝置，機(jī)械效率較高的是乙裝置（甲/乙）

Answer 1

分析 （1）機(jī)械效率等于有用功和總功的比值，根據(jù)W_有=Gh，W_總=Fs分析多余的器材和缺少的器材；
（2）彈簧測力計(jì)要豎直方向勻速直線拉動彈簧測力計(jì)，拉力大小不變，彈簧測力計(jì)示數(shù)穩(wěn)定，容易讀數(shù)；
（3）根據(jù)偶定奇動的原則繞出滑輪組的繞法，然后根據(jù)n=$\frac{s}{h}$求出提升物體繩子的段數(shù)，比較即可選出正確的裝置；
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用效率公式求出滑輪組的效率．
（5）提升物體繩子的段數(shù)越多越省力；用不同的滑輪組提升相同的重物時(shí)，做的有用功是相同的，如果動滑輪越重，做的額外功就越多，則機(jī)械效率就越�。�

解答 解：
（1）因?yàn)闄C(jī)械效率為有用功和總功的比值，而W_有=Gh，W_總=Fs，故我們要測滑輪組的機(jī)械效率就需要測出物重G、自由端的拉力F、物體升高的高度h、自由端通過的距離s，由上可知我們需要彈簧測力計(jì)和刻度尺，當(dāng)然還有滑輪和組裝滑輪用的鐵架臺、線，還要有物體、鉤碼；因此C天平和F秒表是多余的器材，缺少彈簧測力計(jì)和刻度尺；
（2）探究滑輪組機(jī)械效率時(shí)，要豎直勻速拉動彈簧測力計(jì)，拉力不變，彈簧測力計(jì)示數(shù)溫度，方便讀數(shù)；
（3）因?yàn)閔=0.1m，s=0.5m，所以滑輪組繩子的段數(shù)為n=$\frac{s}{h}$=$\frac{0.5m}{0.1m}$=5；根據(jù)偶定奇動的原則可知，滑輪組的繞法如下：

顯然選擇甲裝置；
（4）滑輪組效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{2N×0.1m}{0.5N×0.5m}$×100%=80%；
（5）根據(jù)（4）小題中滑輪組的繞法可知，甲提升物體最多的繩子段數(shù)為5，乙提升物體最多的繩子段數(shù)為3，故甲裝置省力；
對比甲、乙兩圖可以發(fā)現(xiàn)，它們提升相同的物體，即所做有用功相同，但甲滑輪組中的動滑輪有兩個(gè)，乙中只有一個(gè)，則甲滑輪組做的額外功多，所以甲的機(jī)械效率小于乙．
故答案為：（1）C、F；測力計(jì)；刻度尺；（2）豎直勻速；（3）甲；（4）80%；（5）甲；乙．

點(diǎn)評 本題通過測定滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)考查實(shí)驗(yàn)器材的選擇、公式的應(yīng)用，滑輪組的繞法、機(jī)械效率的影響因素等；注意提起同一物體時(shí)，動滑輪越重，滑輪組機(jī)械效率越低．