Question

18． 某實(shí)驗(yàn)小組在“測滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)如表所示，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示：

次數(shù)	鉤碼重G/N	鉤碼上升高度h/m	有用功W有/J	測力計(jì)拉力F/N	測力計(jì)移動距離s/m	總功W總/J	機(jī)械效率η
1	2	0.1	0.2	0.9	0.3	0.27	74.1%
2	4	0.1	0.4	1.6	0.3	0.48	83.3%
3	4	0.1		1.1	0.5	0.55

（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向勻速拉動彈簧測力計(jì)，使鉤碼緩慢上升．
（2）將表中數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整，第3次實(shí)驗(yàn)中所做的有用功是0.4J，機(jī)械效率是72.7%（結(jié)果保留一位小數(shù)）
（3）由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知：第1次實(shí)驗(yàn)和第2次實(shí)驗(yàn)使用的是相同的滑輪組，且可得結(jié)論：使用同樣的滑輪組，提起的鉤碼越重，滑輪組的機(jī)械效率越高（選填“高”或“低”）．
（4）在第3次實(shí)驗(yàn)中動滑輪個數(shù)比第2次實(shí)驗(yàn)多，動滑輪自重增大，使滑輪組所做的額外功增大（選填“增大”或“減小”），因而由第2、3次實(shí)驗(yàn)可知：滑輪組的機(jī)械效率與動滑輪自重大小有關(guān)．
（5）綜合上述結(jié)論，提高機(jī)械效率的方法有增大有用功減小（選填“增大”或“減小”）額外功．

Answer 1

分析 （1）應(yīng)豎直勻速拉動測力計(jì)，這樣拉力大小不變，彈簧測力計(jì)的示數(shù)穩(wěn)定；
（2）由表格第3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)W_有=Gh計(jì)算有用功；根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$計(jì)算第3次實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率；
（3）由實(shí)驗(yàn)結(jié)論中使用同樣的滑輪組，根據(jù)s=nh確定第1次和哪一次實(shí)驗(yàn)比較，得出提起的鉤碼越重，滑輪組的機(jī)械效率高低關(guān)系；
（4）根據(jù)W_額=W_總-W_有，計(jì)算第2和第3次實(shí)驗(yàn)的額外功；
（5）由上面的分析得出提高機(jī)械效率的方法．

解答 解：
（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該勻速豎直向上拉動彈簧測力計(jì)，以保證拉力大小恒定．
（2）由表格第3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，
有用功：W_有=Gh=4N×0.1m=0.4J，
機(jī)械效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{0.4J}{0.55J}$×100%≈72.7%．
（3）由表格數(shù)據(jù)，第1和第2次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)s、h相同，根據(jù)n=$\frac{s}{h}$可知這兩次實(shí)驗(yàn)用的都是左圖中的滑輪組，第2次實(shí)驗(yàn)提起物體重，機(jī)械效率高．即：使用同樣的滑輪組，提起的鉤碼越重，滑輪組的機(jī)械效率越高．
（4）由表格數(shù)據(jù)第2次實(shí)驗(yàn)中的額外功：W_額2=W_總2-W_有2=0.48J-0.4J=0.08J，
第3次實(shí)驗(yàn)中的額外功：W_額3=W_總3-W_有3=0.55J-0.4J=0.15J，
第3次實(shí)驗(yàn)中，n=$\frac{s}{h}$=$\frac{0.5m}{0.1m}$=5，使用的是右圖的滑輪組，
由此可得：動滑輪自重增大，使滑輪組所做的額外功增大；
比較2和3兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，使用不同的滑輪組，提升相同的重物時，動滑輪的個數(shù)越多，滑輪組的機(jī)械效率越低．
（5）綜合上述結(jié)論，提高機(jī)械效率的方法有增大有用功，減小額外功．
故答案為：（1）勻速；（2）0.4；72.7%；（3）2；高；（4）增大；（5）減小．

點(diǎn)評 （1）物體升高的高度為h，繩子自由端移動的距離為s，二者之間的關(guān)系是s=nh，n指與動滑輪相連的繩子段數(shù)；
（2）使用滑輪組時，額外功主要消耗在克服動滑輪重力、繩子重力及摩擦上，增加鉤碼的重力，增大了有用功，則有用功占總功的比例增大，機(jī)械效率變大．