Question

8．下面是小華和小明設計的“測量滑輪組的機械效率”的實驗．
（1）他們用彈簧測力計測鉤碼重量時的情形分別如圖甲、乙所示，你認為甲是正確的（選填“甲”或“乙”）．

物理量	實驗1	實驗2	實驗3
鉤碼重G/N	4	4	6
鉤碼上升的高度h/m	0.1	0.1	0.1
繩端拉力F/N	2.0	1.4	2.8
繩端移動距離s/m	0.3	0.5	0.3
機械效率η	67%

（2）他們采用如圖丙、丁所示的實驗裝置正確進行實驗后，測得如表中的實驗數據．
①通過分析表中數據可知，實驗1是用丙圖所示的裝置做的實驗；實驗2的機械效率約為57%．
②通過對實驗1和實驗2的數據對比分析可得出結論一：使用不同的滑輪組，提升相同的重物時，動滑輪的個數越多，滑輪組的機械效率越低．
③比較實驗1和實驗3可得出正確的結論二：使用同一滑輪組，增大提升的物重可以提高滑輪組的機械效率．

Answer 1

分析 （1）彈簧測力計在使用時，力的方向應與彈簧的軸線一致．
（2）①通過觀察承擔物重的繩子的段數，再分析表格中s與h的關系，可判斷哪是用圖甲、圖乙的裝置進行的實驗，再根據η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$求出實驗2和實驗3的機械效率；
②比較實驗1和2的條件和機械效率大小，可得出動滑輪個數多少對滑輪組機械效率的影響；
③比較實驗1和3的條件和機械效率大小，可得出提升物體的重力大小對滑輪組機械效率的影響．

解答 解：
（1）彈簧測力計在測重力時應沿豎直方向使用，故選甲．
（2）①實驗1中，h₁=0.1m，s₁=0.3m，所以n₁=$\frac{{s}_{1}}{{h}_{1}}$=$\frac{0.3m}{0.1m}$=3，故實驗1是用丙圖所示的裝置做的實驗；
實驗2中，h₂=0.1m，s₂=0.5m，所以n₂=$\frac{{s}_{2}}{{h}_{2}}$=$\frac{0.5m}{0.1m}$=5，故實驗2是用丁圖所示的裝置做的實驗；
實驗2的機械效率約為：η₂=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{{G}_{2}{h}_{2}}{{F}_{2}{s}_{2}}$=$\frac{4N×0.1m}{1.4N×0.5m}$×100%≈57%；
實驗3中，h₃=0.1m，s₃=0.3m，所以n₃=$\frac{{s}_{3}}{{h}_{3}}$=$\frac{0.3m}{0.1m}$=3，故實驗3是用丙圖所示的裝置做的實驗；
實驗3的機械效率約為：η₃=$\frac{{W}_{有}′}{{W}_{總}′}$=$\frac{{G}_{3}{h}_{3}}{{F}_{3}{s}_{3}}$=$\frac{6N×0.1m}{2.8N×0.3m}$×100%≈71%；
②實驗1和2中，提升的重物相同，滑輪組不同，動滑輪的個數不同，實驗2的機械效率低于實驗1，因此可得出：使用不同的滑輪組，提升相同的重物時，動滑輪的個數越多，滑輪組的機械效率越低；
③實驗1和3中，滑輪組相同，提升的重物不同，實驗3提升的物重大于實驗1，機械效率也更高，因此可得出：使用同一滑輪組，提升的物體越重，滑輪組的機械效率越高．
故答案為：（1）甲；（2）①丙；57%；②越低；③增大提升的物重．

點評 在此實驗中，對滑輪組的分析、機械效率公式的運用和彈簧測力計的正確使用是實驗的基礎，同時，實驗中分別探究了機械效率高低與動滑輪個數、提升物體重力等多個量的關系，因此，控制變量法的運用也十分關鍵．