Question

13．在“測定滑輪組的機械效率”的實驗中，小明猜想滑輪組的機械效率與物體上升的高度有關，
（1）實驗時測量工具除了選擇彈簧測力計外還有刻度尺，對于如圖所示的滑輪組，如果沒有刻度尺，只要測出鉤碼重G，然后豎直向上勻速拉動彈簧測力計使鉤碼升高，從彈簧測力計上讀出拉力值F，即可算出該滑輪組的機械效率η=$\frac{G}{nF}$；
小明同學利用如圖所示裝置測得了四組數(shù)據(jù)，如表所示

實驗次數(shù)	鉤碼重G/N	鉤碼上升的高度h/cm	測力計示數(shù)F/N	測力計移動的距離s/cm
1	3.0	2.0	1.2	6.0
2	3.0	5.0	1.2	15.0
3	3.0	8.0	1.2	27.0
4	3.0	10.0	1.2	30.1

（2）四次實驗中，第3次實驗數(shù)據(jù)明顯出現(xiàn)錯誤，應當刪除；
（3）第四次實驗中，有用功是0.3J，滑輪組的機械效率為83%；
（4）根據(jù)以上信息，可以判斷滑輪組的機械效率與物體上升的高度無關；
（5）小強同學猜想，對于同一滑輪組如圖，它的機械效率也可能不是固定的，你認為可能跟什么因素有關？被提升物體的重力．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{Fnh}$=$\frac{G}{nF}$進行分析；
（2）根據(jù)s與h的關系進行分析；
（3）根據(jù)W_有用=Gh計算有用功；根據(jù)W總=Fs計算總功，由公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%計算滑輪組的機械效率；
（4）分析各組滑輪組的機械效率得出結論；
（5）同一滑輪組，提升的物重不同，所做有用功不同，則其機械效率會不同．

解答 解：（1）由η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$可知，實驗中除了用彈簧測力計測量物體的重力、拉力外，還需用到刻度尺測量物體被提升的高度、繩子被提升的高度；
由η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{Fnh}$=$\frac{G}{nF}$可知，如果沒有刻度尺，測出拉力F及物體重力G即可，在測量拉力時，要注意豎直向上勻速拉動彈簧測力計，最后得出η=$\frac{G}{nF}$；
（2）第1、2、4次實驗，s均等于h的3倍，說明滑輪組由3段繩子承擔物重，但第3組數(shù)據(jù)不能滿足這個關系，說明第三組數(shù)據(jù)錯誤；
（3）由表格中數(shù)據(jù)知，W有用=Gh=3N×0.1m=0.3J；
W_總=Fs=1.2N×0.301m=0.3612J；
則η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{0.3J}{0.3612J}$×100%≈83%；
（4）由表格中數(shù)據(jù)可知，對于同一滑輪組，提升相同的物體，提升的高度變化，但滑輪組的機械效率不變，可知滑輪組的機械效率與物體上升的高度無關；
（5）對同一滑輪組，被提升的動滑輪重力、繩子的摩擦力不變，所做額外功不變，改變被提升的物重，有用功改變，所以有用功在總功中所占的比值改變，機械效率改變．
故答案為：（1）刻度尺；豎直向上勻速；$\frac{G}{nF}$；（2）3；（3）0.3；83%；（4）無；（5）被提升物體的重力．

點評 本題是測量組機械效率的實驗，考查了滑輪組機械效率的計算、實驗原理、影響滑輪組機械效率的因素及對實驗數(shù)據(jù)的分析等，考查全面，重點．