Question

11．在“探究影響滑輪組機械效率的因素”的實驗中，小明用同一滑輪組進行了三次實驗，實驗數據如表：

序號	動滑物重 G動/N	物重 G/N	物體上升的 高度h/cm	繩端受到的拉力F/N	繩端移動的距離s/cm	滑輪組的機械效率η/%
1	0.5	1	10	0.6	30	55.6
2	0.5	2	10	1.0	30	66.7
3	0.5	4	10		30

（1）根據表格中的數據，在圖甲種畫出滑輪組的繞繩方法．
（2）實驗中，沿豎直方向勻速拉動彈簧測力計，使物體緩緩上升，在測量繩端所受的拉力時，彈簧測力計應勻速上升（選填“保持靜止”或“勻速上升”）．
（3）第三次試驗時，測力計示數如圖乙所示，此時繩端受到的拉力為1.8N，拉力做的功為0.54J，滑輪組的機械效率為74.1%．
（4）根據表格中的數據分析可知：隨著物重的增大，額外功變大（選填“變小”、“不變”或“變大”），原因是摩擦力增大，克服摩擦做功更多．
（5）根據表中數據，小明得出“鉤碼重力越大，滑輪組的機械效率越高”的結論，老師說這個結論不全面，還需要補充同一滑輪組這個條件．

Answer 1

分析 （1）由表格數據可知物體上升的高度和繩端移動的距離，根據s=nh確定滑輪組繩子的有效股數，若n為偶數繩子固定端在定滑輪上，若n為奇數繩子固定端在動滑輪上；
（2）在使用滑輪組時，滑輪組還要克服一些機械摩擦，所以要測量滑輪組的機械效率，需使物體上升進行讀數；
（3）根據彈簧測力計的分度值讀出圖乙的示數，根據η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%求出滑輪組的機械效率；
（4）滑輪組做的額外功為克服動滑輪重力和繩子間的摩擦力做的功；
（5）同一滑輪組，鉤碼重力越大，滑輪組的機械效率越高．

解答 解：（1）由表格中數據知，物體上升的高度h=10cm=0.1m，繩端移動的距離s=30cm=$\frac{0.3m}{0.1m}$=0.3m，
由s=nh可得，n=$\frac{s}{h}$═3，滑輪組的繞繩方法如圖所示：

（2）在緩慢提升物體時，還需克服機械摩擦做功，所以為了測量滑輪組提升物體時的機械效率，需在緩慢勻速上升時讀數；
（3）圖中彈簧測力計的分度值為0.2N，所以拉力F=1.8N，
第三次試驗時，滑輪組的機械效率為：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{4N×0.1m}{1.8N×0.3m}$×100%≈74.1%；
（4）根據表格中的數據分析可知：滑輪組做的額外功為克服動滑輪重力和繩子間的摩擦力做的功，隨著物重的增大，動滑輪的重力不變，物重越大，摩擦力越大，所以額外功變大；
（5）同一滑輪組，額外功一定，鉤碼重力越大，滑輪組的機械效率越高．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）勻速上升；（3）1.8；0.54；74.1；（4）變大；摩擦力增大，克服摩擦做功更多；（5）同一滑輪組．

點評 本題主要是探究滑輪組的機械效率，主要考查了學生對機械效率公式的掌握、實驗過程的把握等；使用滑輪組時，做的額外功不變，增加鉤碼的重，增大了有用功，則有用功占總功的比例增大，也就是機械效率變大．