Question

1．小明在測算滑輪組機械效率的實驗中，所用裝置如圖所示，實驗中每個鉤碼重2N，測得的數據如表：

實驗 次數 物理量	鉤碼總重G/N	鉤碼上升高度h/m	測力計的示數F/N	測力計移動距離s/m	機械 效率 ?
1	4	10	1.8	30
2	6	10	2.4	30	83%
3	4	10	1.4	50	57%
4	4	20	1.4	100	57%

（1）在實驗中需要的側量工具有彈簧測力計和刻度尺
（2）分析第1次實驗的數據在圖a中畫出繩的繞法；
（3）在實驗中測量繩子自由端拉力F時，應盡量豎直向上勻速拉動彈簧測力計，并在勻速過程中讀數；
（4）第1次實驗的有用功是0.4J，測算的機械效率為74%；
（5）分析表中數據可知：第3次實驗是用圖c的裝置做的實驗；
（6）分析1，2次實驗數據可知：使用同一滑輪組，提高物重可以提高滑輪組的機械效率，分析1，3次實驗數據可知：使用不同的滑輪組，提升相同的重物，動滑輪個數越少（即動滑輪總重越輕），滑輪組的機械效率越高．

Answer 1

分析 （1）在實驗中，要用彈簧測力計測量繩端拉力，用刻度尺測量物體和繩子移動的距離；
（2）根據s與h 的關系確定繩子的繞線方法；
（3）在實驗中，要正確測量繩端拉力，需豎直向上勻速拉動測力計．
（4）根據W_有用=Gh，計算有用功；根據η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$計算機械效率；
（5）要掌握繩端移動距離與物體上升高度之間的關系：s=nh．根據繩端移動距離與物體上升的高度判斷出承擔物重的繩子段數，同時也要注意被提升的物重．
（6）掌握影響滑輪組機械效率的因素：物重和動滑輪的個欸數．被提升的物體越重、動滑輪的個數越少，則滑輪組的機械效率越高．

解答 解：（1）在實驗中，要用彈簧測力計測量繩端拉力，用刻度尺測量物體和繩子移動的距離；
（2）分析表中數據可知，動力作用點移動的距離s是鉤碼上升高度h的3倍，說明由三段繩子承擔物重，故滑輪組的繞線情況如下圖所示：

（3）在測繩端拉力時，需豎直向上勻速拉動測力計，為了使彈簧測力計穩定，應在勻速拉動的過程中讀數；．
（4）第1次實驗的有用功：W_有用=Gh=4N×0.1m=0.4J；W_總=Fs=1.8N×0.3m=5.4J，
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{0.4J}{0.54J}$×100%≈74%
（5）由數據知第3次實驗中，s為h的5倍，所以滑輪組由5段繩子承擔物重．所以第3次實驗是用c圖做的；
（6）分析第1、2次實驗，兩次所用滑輪組相同，但第2次物重大于第1次物重，機械效率也大于第1次的機械效率，所以可得：使用同一滑輪組，增大提升物體的重力可以提高滑輪組的機械效率；
分析第1、3次實驗，兩次提升物體的重力相同，第3次實驗的動滑輪較重，而機械效率較低，所以可得：使用不同的滑輪組，提升相同的重物，動滑輪個數越少，滑輪組的機械效率越高；
故答案為：（1）彈簧測力計；刻度尺；（2）勻速；勻速；（3）見上圖；（4）0.4；74%；（5）c；（6）提高物重；越高．

點評 此題是測量滑輪組的機械效率實驗，主要考查了有關滑輪組機械效率的計算，以及影響滑輪組機械效率的因素：被提升的物重和動滑輪的重力．被提升的物體越重、動滑輪的重力越小，滑輪組的機械效率越高．而滑輪組的機械效率與物體被提升的高度無關．