Question

3．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了三次實驗，實驗數據如下表：（1）分析表中數據，回答以下問題：

實驗 次數	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
1	6	3	2.5	9
2	6	5	2.5	18
3	6	8	2.5	24

①表中有一個數據的記錄是錯誤的，該錯誤數據是18；
②第3次實驗中滑輪組的機械效率是80%；
③滑輪組的機械效率與物體上升的高度無關．
（2）小紅在小明實驗的基礎上多使用一個滑輪也做了實驗，如圖乙所示．
①小紅多使用一個滑輪，目的是為了改變拉力的方向；
②兩位同學使用各自的滑輪組提升相同的重物（不計繩重及摩擦），那么所測機械效率是否相同：相同，理由是：在用不同的滑輪組提升同一個物體時，所做的有用功和總功都相同，所以機械效率相同．．

Answer 1

分析 （1）①由圖甲所示滑輪組求出滑輪組承重繩子的有效股數，根據s=nh分析答題；
②根據表中實驗數據，應用效率公式求出滑輪組的機械效率；
③分析表中實驗數據，根據實驗控制的變量與實驗數據，得出實驗結論；
（2）①由實驗裝置可知，小紅多使用一個滑輪的目的；
②計算滑輪組的機械效率時，若忽略繩重及摩擦，則額外功就是提升動滑輪所做的功．

解答 解：
（1）①由圖甲所示滑輪組可知，滑輪組承重繩子的有效股數n=3，由表中實驗數據可知，第2次實驗時，鉤碼上升高度為5cm，測力計移動距離s=3h=3×5cm=15cm，而表中實驗數據是測力計移動距離為18cm，則數據18錯誤，正確的數據為15；
②由表中實驗數據可知，第3次實驗時，滑輪組的機械效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{6N×0.08m}{2.5N×0.24m}$×100%=80%；
③由表中實驗數據可知，使用同一滑輪組，提升鉤碼的重力相同而提升的高度不同，滑輪組效率相同，由此可知，滑輪組的機械效率與物體上升高度無關；
（2）①定滑輪的作用是改變力的方向；
②這兩位同學使用各自的滑輪組提升相同的重物時，若忽略繩重及摩擦，他們做的有用功相同，額外功也一樣，因此總功相同，也就是機械效率不變．
故答案為：（1）①18；②80%；③物體上升的高度；
（2）①拉力的方向； ②相同；在用不同的滑輪組提升同一個物體時，所做的有用功和總功都相同，所以機械效率相同．

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．