Question

小明在“測滑輪組機械效率”的實驗中，用如圖甲所示的滑輪組進行實驗，實驗數據如下表．

實驗序號	物重G/N	物體上升的高度h/cm	測力計的示數F/N	測力計移動的距離s/cm	機械效率η
1	2	5	0.9	15	74.1%
2	2	10	0.9	30	74.1%
3	4	10	1.7	30	78.4%
4	6	10	2.5	30

（1）分析表中數據，可知滑輪組的機械效率與物體上升的高度________，與所提物體的重力大小________；（均選填“有關”或“無關”）
（2）請用實驗中所測量的物理量符號寫出計算機械效率的表達式η=________，并算出第4次實驗的機械效率為________；
（3）如果換用圖乙所示裝置進行實驗，把同一重物提升相同高度，需要做的額外功更________，所以機械效率更________；（均選填“大”或“小”）
（4）關于用同一滑輪組提升重物時的機械效率，以下說法正確的是________
A．提升越重的物體，機械效率越大　　B．總功越大，機械效率一定越大
C．額外功越大，機械效率一定越小　　D．同一機械的機械效率是恒定不變的
（5）在正確操作該實驗時，應該沿著豎直方向勻速拉動彈簧測力計，若某同學在實驗時加速拉動彈簧測力計，則所測得的滑輪組機械效率與正確操作實驗相比將________（選填“偏大”、“不變”或“偏小”）

Answer 1

解：（1）由1和2可知，同一滑輪組，提升物體的重力不變，滑輪組的機械效率與物體被提升的高度無關．
由2和3可知，滑輪組的機械效率與物體的重力有關．
（2）因有用功為W_有=Gh，總功為W_總=Fs，所以機械效率的表達式η=×100%=×100%；
第4次實驗的機械效率為η===80%．
（3）乙圖動滑輪的個數增多，所以所做額外功更大，有用功不變，因此機械效率降低．
（4）BC沒有注意控制變量，所以BC說法錯誤．同一滑輪組的機械效率與被提升的物重有關，所以D錯誤，A正確．
（5）若該同學加速拉起測力計，所以所測拉力偏大，總功偏大，所以機械效率偏小．
故答案為：（1）無關；有關；（2）×100%；80%；（3）大；小；（4）A；（5）偏小．
分析：（1）分析1和2數據可知，同一滑輪組提升相同的重物、上升的高度不同時，滑輪組的機械效率相同；分析2和3數據可知同一滑輪組提升不同的重物、上升相同的高度時，滑輪組的機械效率不同，據此得出結論．
（2）滑輪組效率為有用功與總功的比值，有用功為克服物體重力做的功，總功為拉力做的功；把第4次實驗的數據代入求出機械效率．
（3）物體的重力相同，動滑輪的重力越大，機械效率越低．
（4）同一滑輪組，物體越重，滑輪組的機械效率越高．
（5）要準確的測量對繩端的拉力，應勻速拉動測力計；若加速，則所測拉力偏大．
點評：滑輪組的機械效率和物體重、動滑輪重有關，如果動滑輪重不變，物體越重，機械效率越高；如果物體重不變，動滑輪越重，機械效率越低．
要是考慮繩重和摩擦力的話，繩重和動滑輪重都屬于機械本身重力，摩擦力越大也會使吊起同樣重的物體時使用的拉力越大，使機械效率降低，總的說，滑輪組的機械效率與物體重力、摩擦力、機械本身重力有關．要提高機械效率，應盡量減小摩擦和機械本身重力的同時，最大限度的增加被吊物體重力．