Question

20．某實驗小組在測滑輪組機械效率的實驗中得到的數據如表所示，實驗裝置如圖所示．

實驗次數 物理量	l	2	3
鉤碼重G/N	4	4	6
鉤碼上升高度h/m	0.1	0.1	0.1
繩端拉力F/N	1.8	1.6	2.4
繩端移動距離s/m	0.3	0.4
機械效率η	74.1%	62.5%

（1）實驗中應沿豎直方向勻速拉動彈簧測力計，使鉤碼上升； 
（2）通過表中數據可分析出第2次實驗是用乙（選填“甲”或“乙”）圖所示裝置做的實驗；
（3）通過第1次實驗和第2次實驗的數據分析可得出結論：使用不同的滑輪組提升相同的重物時，動滑輪的個數越多（動滑輪的質量越大），滑輪組的機械效率越低（選填“越高”、“不變”或“越低”）；
（4）小組同學再用第1次實驗中使用的裝置做第3次實驗，表中第3次實驗中空缺的數據應為：繩端移動距離s=0.3m，機械效率η=83.3%；
（5）比較第1次實驗和第3次實驗可得出結論：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；
（6）如采用圖丙裝置，改變動滑輪重，提升同一物體進行多次實驗，獲得數據并繪制出如圖丁的圖象，分析可知：被提升物體所受的重力相同時，動滑輪越重，滑輪組的機械效率越低，分析圖象中的A點可知，被提升物體所受的重力為3N．（忽略繩重和摩擦）

Answer 1

分析 （1）應豎直勻速拉動測力計，這樣拉力大小不變，彈簧測力計的示數穩定；
（2）根據s=nh確定繩子的股數，判斷是哪一個滑輪組；
（3）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；
（4）根據表中實驗數據求出繩子移動的距離，應用效率公式求出滑輪組效率；
（5）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；
（6）根據機械效率與動滑輪重的關系得出相應的結論；
根據η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{G}{G+{G}_{動}}$即可求出被提升物體所受的重力．

解答 解：
（1）實驗中應該勻速豎直向上拉動彈簧測力計，以保證拉力大小恒定；
（2）實驗2中，s₂=0.4m，h₂=0.1m，
所以n₂=$\frac{{s}_{2}}{{h}_{2}}$=$\frac{0.4m}{0.1m}$=4，所以實驗2是用乙圖做的實驗；
（3）由表中第1次實驗和第2次實驗的數據可知，使用不同的滑輪組提升相同的重物時，動滑輪的個數越多（動滑輪的質量越大），滑輪組的機械效率越低；
（4）由表中第1次實驗數據可知，繩端移動的距離是鉤碼上升高度的3倍，第三次實驗使用同樣的裝置，則第3次實驗：繩端移動距離s=3h=3×0.1m=0.3m，
機械效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{6N×0.1m}{2.4N×0.3m}$×100%≈83.3%；
（5）比較實驗數據1和3可知，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；
（6）根據圖乙可知，被提升物體所受的重力相同時，動滑輪越重，滑輪組的機械效率越低；
根據圖乙可知，當動滑輪重為1N時，滑輪組的機械效率為75%；
據η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{G}{G+{G}_{動}}$，
得物重為：G=$\frac{η{G}_{動}}{1-η}$=$\frac{75%×1N}{1-75%}$=3N．
故答案為：（1）勻速；（2）乙；（3）越低；（4）0.3；83.3%；（5）增大提升的物重，可以提高滑輪組的機械效率；（6）低；3．

點評 在此實驗中，對滑輪組的分析、機械效率公式的運用是實驗的基礎，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．