Question

18．在“測量滑輪組的機械效率”實驗中，小麗用如圖所示的同一滑輪組提升不同鉤碼的方法，分別做了甲、乙、丙三次實驗，實驗數據記錄如表：

實驗次數	鉤碼所受的重力G/N	提升高度 h/m	拉力 F/N	繩端移動的距離s/m	機械效率η
1	2	0.05	1.0	0.15	66.7%
2	4	0.05	1.7	0.15	78.4%
3	6	0.05	①	0.15	②

（1）實驗中要豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使鉤碼升高．
（2）表格中編號①處數據應為2.4，編號②處數據應為83.3%．
（3）分析以上實驗數據可以得出如下結論：同一滑輪組的機械效率主要與提升物體的重力有關．
（4）若將此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”“變小”或“不變”）

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）由圖中測力計分度值為讀數；
根據η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%求第3次實驗的機械效率；
（3）分析以上實驗數據找出相同的量和變化的量，可以得出機械效率與變化量的關系；
（4）不計摩擦及繩重，故額外功為克服動滑輪自重做的功，分別寫出有用功和總功的表達式，
根據η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100% 分析．

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，測力計示數等于拉力大小；
（2）圖中測力計分度值為0.2N，示數為2.4N，即繩端的拉力F=2.4N；
第3次實驗的機械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{6N×0.05m}{2.4N×0.15m}$×100%≈83.3%；
故表格中編號①處數據應為2.4，編號②處數據應為83.3%；
（3）分析以上實驗數據可以得出如下結論：使用同一滑輪組，提升物體的重力越大，機械效率越高，滑輪組機械效率主要與提升物體的重力有關；
（4）若將此滑輪組換一種繞繩方法，不計摩擦及繩重，
則額外功為克服動滑輪自重做的功，即：W_額外=G_動h，
提升相同的物體時，有用功：W_有用=Gh，
總功：W_總=G_動h+Gh，
滑輪組的機械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{{G}_{動}h+Gh}$×100%，因G_動、G均不變，故滑輪組的機械效率不變．
故答案為：（1）勻速；（2）2.4；83.3%；（3）提升物體的重力；（4）不變．

點評 本題測量滑輪組的機械效率，考查注意事項、測力計讀數、機械效率計算、控制變量法的運用、數據分析及影響機械效率大小的因素．