Question

20．在“測量滑輪組的機械效率”實驗中，小麗用同一滑輪組提升不同的物體，如圖甲、乙所示，實驗數據記錄如下：

實驗次數	物體重力/N	提升高度/m	拉力/N	繩端移動的距離/m	機械效率η
1	3	0.1	2.0	0.3	50%
2	6	0.1	①	0.3	②

（1）實驗中要豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使物體升高．
（2）圖乙中彈簧測力計的示數為3.2N，表格中②處數據應為62.5%．
（3）如圖丙所示，將滑輪組換一種繞繩方法，不計摩擦及繩重，提升相同的物體時，滑輪組的機械效率不變（選填“變大”、“不變”或“變小”）．

Answer 1

分析 （1）實驗中要豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使鉤碼升高；
（2）由測力計分度值讀數，分別計算出有用功和總功；根據η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%求第3次的機械效率；
（3）不計摩擦及繩重，額外功的來源是克服動滑輪自重做的功，
根據η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{{G}_{物}h}{{G}_{動}h+{G}_{物}h}$，分析討論滑輪組的機械效率的變化．

解答 解：（1）實驗中要豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使鉤碼升高，此時，系統處于平衡狀態，測力計示數才等于拉力大小；
（2）由圖可知，測力計分度值為0.2N，示數為3.2N；
有用功：W_有=Gh=6N×0.1m=0.6J；
總功：W_總=Fs=3.2N×0.3m=0.96J，
第2次機械效率為：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{0.6J}{0.96J}$×100%=62.5%；
①處數據應為 3.2，編號②處數據應為 62.5%．
（3）若將此滑輪組換一種繞繩方法，不計摩擦及繩重，額外功的來源是克服動滑輪自重做的功，
額外功：W_額外=G_動h，
有用功：W_有=G_物h，
總功：W_總=W_額外+W_有=G_動h+G_物h，
此時滑輪組的機械效率：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{{G}_{物}h}{{G}_{動}h+{G}_{物}h}$，
當用同一滑輪組提升相同的物體時，G_動與G_物均不變，由上式知，滑輪組的機械效率不變．
故答案為：（1）勻速；（2）3.2；62.5%；（3）不變．

點評 本題測量滑輪組的機械效率，考查實驗注意事項、測力計讀數、機械效率的計算和影響機械效率大小的因素．