Question

7．在“測量滑輪組機械效率”的實驗中，用同一滑輪組進行了兩次實驗，實驗數(shù)據(jù)如表所示．

次數(shù)	鉤碼總重 G/N	鉤碼上升的 高度h/cm	彈簧測力計 示數(shù)F/N	測力計移動 距離s/cm	機械效率 η/%
1	2	5	O．8	15	83.3
2	4	8	1.5

（1）在表格中填上合適的數(shù)據(jù)．所用滑輪組中繩子段數(shù)為n=3．動滑輪、定滑輪的最少個數(shù)分別為：動滑輪為1個，定滑輪為1個．
（2）實驗過程中應該豎直向上勻速拉動彈簧測力計．
（3）實驗中鉤碼上升的高度和彈簧測力計移動的距離可以不測量，原因是機械效率與物體被提升的高度無關，此時測滑輪組機械效率可表示為η=$\frac{G}{nF}$．（用題目中字母表示）
（4）若將重為3N的鉤碼掛在同一滑輪組下，根據(jù)已有信息可判斷出機械效率應在83.3%與88.9%之間的范圍．
（5）比較實驗1和實驗2可得正確結論：使用同一滑輪組，增加提升的物體的重力，可以提高滑輪組的機械效率．
（6）測拉力時是讓彈簧測力計靜止時讀數(shù)的，則測出的機械效率將偏大．

Answer 1

分析 （1）由鉤碼升高的距離和繩子自由端移動的距離的關系，判斷動滑輪和鉤碼有幾段繩子承擔，畫出滑輪組的繞法．
（2）利用力的平衡條件，只有勻速拉動彈簧測力計，測力計的示數(shù)才等于拉力的大�。�
（3）用滑輪組提升物體時，機械效率跟物體升高的距離無關，物體升高的距離和繩子自由端移動的距離總是有一定比例的，實驗中可以不進行測量．
利用η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$推導滑輪組的機械效率的表達式．
（4）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)確定承擔物重的繩子段數(shù)，根據(jù)s=nh計算出2中繩子移動的距離；根據(jù)2的數(shù)據(jù)計算出機械效率的大�。�
根據(jù)機械效率與物重的關系得出效率的范圍．
（5）滑輪組的機械效率跟物體升高的距離、提升的速度、繞法無關，跟被提升的物體的重有關．提起的物體越重，機械效率越高．
（6）當彈簧測力計靜止時，繩子和滑輪之間沒有摩擦力，拉力示數(shù)會變小，有用功在總功中占的比例增大，滑輪組的機械效率偏大．

解答 解：
（1）鉤碼升高的距離是5cm，繩子自由端移動的距離是15cm，所以s=3h，所以動滑輪和鉤碼有三段繩子承擔，繩子從動滑輪開始繞起．所以至少需要1個動滑輪和一個定滑輪．
（2）根據(jù)二力平衡的條件可知，只有豎直方向勻速拉動彈簧測力計，彈簧測力計的示數(shù)才等于拉力的大小；因此實驗過程中應該勻速豎直向上拉動彈簧測力計．
（3）機械效率跟物體升高的距離無關，物體升高的距離和繩子自由端移動的距離總是有一定比例的，實驗中可以不進行測量．
因為η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{Fnh}$=$\frac{G}{nF}$，
所以滑輪組機械效率可表示為η=$\frac{G}{nF}$．
（4）由1數(shù)據(jù)知，s=3h，所以滑輪組由3段繩子承擔物重，所以第二組數(shù)據(jù)中，s=3h=3×8cm=24cm；
第二組數(shù)據(jù)的效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{4N×0.08m}{1.5N×0.24m}$×100%≈88.9%；
同一滑輪組，提起的物重越大，機械效率越高，所以提起重為3N的物體時，機械效率應處于83.3%與88.9%之間．
（5）比較實驗1和實驗2可得正確結論：滑輪組的機械效率跟被提升的物體的重有關．提起貨物越重，機械效率越高．因此，使用同一滑輪組，增加提升的物體的重力，可以提高滑輪組的機械效率．
（6）如讓彈簧測力計靜止時讀數(shù)，則減小了一部分由于摩擦造成的額外功，因此測得的機械效率偏大．
故答案為：（1）3；1；1；（2）豎直；勻速；（3）機械效率與物體被提升的高度無關；$\frac{G}{nF}$；（4）83.3%與88.9%之間的；（5）增加提升的物體的重力，可以提高滑輪組的機械效率；（6）偏大．

點評 本題考查了實驗注意事項、彈簧測力計讀數(shù)、求滑輪組效率、滑輪組效率分析等問題，屬于常見題型，難度不大；確定承重繩子的股數(shù)是正確作出滑輪組繞法的關鍵．