Question

5．以下是小陳同學探究“滑輪組的機械效率跟所提升物重是否有關？”的部分過程，請幫助她完成下列探究．
●設計實驗
實驗目的：比較同一滑輪組在提升不同重物情況下的機械效率．
（1）實驗原理：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$．
（2）實驗器材：滑輪組一套、鉤碼若干、彈簧測力計、刻度尺、鐵架臺、細線．
●進行實驗并收集數(shù)據(jù)：
（3）請你在圖中畫出本實驗的繞繩方法．
（4）用同一滑輪組先后提升不同重物，相關數(shù)據(jù)收集在下面的表格中，請將表格數(shù)據(jù)補
充完整．

實驗次數(shù)	動滑輪 重G動/N	鉤碼重 G物/N	鉤碼上升 高度h物/m	直接將鉤碼 舉高做的功 W有用/J	動力F動/N	動力作用點移動距離 S動/m	使用滑輪組動力做的功 W總/J	滑輪組的機械效率 η
1	0.53	1	0.1	0.1	0.7	0.3	0.21	47.6%
2		2	0.1	0.2	1.1	0.3	0.33
3		4	0.1	0.4	2	0.3	0.6	66.6%

●分析與論證
分析上表中的數(shù)據(jù)可以看出：
（5）同一滑輪組的機械效率不是恒定的（選填“是”或“不是”）．
（6）用同一滑輪組提升不同重物至同一高度：克服動滑輪的重力所做的額外功相同（選填“相同”或
“不同”）；提升的物重增加時，克服摩擦和繩重所做的額外功變多（選填“多”或“少”），滑輪組的機械效率變高（選填“高”或“低”）．
●評估與拓展
（7）多次改變提升的物重測量滑輪組的機械效率，目的是為了C．（填字母）
A．減小摩擦      B．多次測量取平均值減小誤差      C．獲得多組數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律．

Answer 1

分析 （1）實驗原理是機械效率計算公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$；
（3）要根據(jù)繩子自由端移動的距離和鉤碼上升高度之間的關系，判斷承擔物重的繩子的段數(shù)，它們之間的關系式是s=nh．
（4）根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$計算第2次實驗的機械效率；
（5）由表格數(shù)據(jù)可直接得出同一滑輪組的機械效率是不是恒定的；
（6）根據(jù)W=Gh可得：用同一滑輪組提升不同重物至同一高度克服動滑輪的重所做的額外功關系，計算每次實驗的額外功可知克服摩擦和繩重所做的額外功變化情況；由表格數(shù)據(jù)可知機械效率變化；
（7）初中物理用實驗探究物理問題時要進行多次實驗，有的是為了多次測量求平均值來減小誤差；有的是多次測量發(fā)現(xiàn)變化規(guī)律；有的是為了使實驗結論具有普遍性．

解答 解：
（1）比較同一滑輪組在提升不同重物情況下的機械效率，原理是機械效率計算公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$；
（3）由表格中數(shù)據(jù)可知，物體上升的高度h=0.1m，而繩子自由端移動的距離為0.3m，s=3h，所以由3段繩子承擔物重，因此要從動滑輪繞起，如圖所示：
；
（4）由表格中第2次實驗數(shù)據(jù)，本次實驗的機械效率為：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{0.2J}{0.33J}$×100%≈60.6%；
（5）由表格中三次實驗可知，同一滑輪組的機械效率不是恒定的；
（6）由W=Gh可知，用同一滑輪組提升不同重物至同一高度，克服動滑輪的重所做的額外功相同；
根據(jù)W_額=W_總-W_有，由表中數(shù)據(jù)，第1次實驗額外功為0.21J-0.1J=0.1J；第2次實驗額外功為0.33J-0.2J=0.11J；第3次實驗額外功為0.6J-0.4J=0.2J；
額外功是指克服動滑輪重和克服摩擦和繩重所做的功，由此可知克服摩擦和繩重所做的額外功變大；
由表中數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機械效率變高；
（7）多次改變提升的物重測量滑輪組的機械效率，是為了進行多次測量，獲得多組數(shù)據(jù)，總結實驗規(guī)律，使實驗結論具有普遍性．
故答案為：（1）$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$；（3）見上圖；（4）60.6%；（5）不是；（6）相同；多；高；（7）C．

點評 本題考查了測量滑輪組機械效率的實驗，涉及到組裝滑輪組、滑輪組機械效率的計算以及分析實驗數(shù)據(jù)得出結論、多次測量的目的等，要注意影響滑輪組機械效率因素的掌握．