Question

小明在“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，用如圖甲所示的滑輪組進(jìn)行了三次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

次 數(shù)	物重 G/N	物體上升 的高度h	有用 功J	測(cè)力計(jì) 拉力F	測(cè)力計(jì)移 動(dòng)距離s	總功 J	機(jī)械 效率
1	6	3cm	0.18	2.5N	9cm	0.225	80%
2	6	6cm	0.36	2.5N	14cm	0.35
3	8	10cm		3.2N	30cm	0.96

（1）分析表中數(shù)據(jù)，回答以下問(wèn)題：
①表中有______數(shù)據(jù)的記錄是錯(cuò)誤的，判斷的理由是______；
②第3次實(shí)驗(yàn)中滑輪組的機(jī)械效率是______；
③第1、3兩次實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是使用同樣的滑輪組，滑輪組機(jī)械效率與______有關(guān)．
（2）小紅在小明實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上多使用一個(gè)滑輪也做了實(shí)驗(yàn)，如圖乙所示．
①小紅多使用一個(gè)滑輪，目的是為了改變______；
②當(dāng)這兩位同學(xué)使用各自的滑輪組提升相同的重物時(shí)，若忽略繩重及摩擦，它們的機(jī)械效率______（選填“相同”或“不相同”），理由是：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）①由實(shí)驗(yàn)裝置可知繩子的有效股數(shù)，根據(jù)S=nh可知測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離與物體上升的高度的關(guān)系，總功等于有用功和額外功之和，且有用功一定小于額外功；
②根據(jù)W=Gh求出有用功，根據(jù)η=求出第2次和第3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出滑輪組的機(jī)械效率；
③分析第1次和第2次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機(jī)械效率與物體移動(dòng)的距離無(wú)關(guān)，然后分析第1、3兩次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)物體的重力和機(jī)械效率的關(guān)系即可得出答案；
（2）①由實(shí)驗(yàn)裝置可知，小紅多使用一個(gè)滑輪的目的；
②計(jì)算滑輪組的機(jī)械效率時(shí)，若忽略繩重及摩擦，則額外功就是提升動(dòng)滑輪所做的功．
解答：解：（1）①動(dòng)滑輪被3根繩子承擔(dān)，拉力移動(dòng)的距離就是物體和動(dòng)滑輪移動(dòng)距離的3倍，因此第2組中14cm應(yīng)為18cm，
此時(shí)總功W_總=FS=2.5N×0.18m=0.45J，即0.35J應(yīng)為0.45J；
②第2次實(shí)驗(yàn)中滑輪組的機(jī)械效率：η===80%，
第3次實(shí)驗(yàn)中滑輪組的機(jī)械效率η===≈83.3%；
③分析第1次和第2次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，使用同樣的滑輪組，滑輪組的機(jī)械效率與物體上的距離無(wú)關(guān)；
分析表格中的第1、3兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的物重和機(jī)械效率可知，使用同樣的滑輪組，物體越重，機(jī)械效率越高，即滑輪組機(jī)械效率與物重有關(guān)．
（2）①由實(shí)驗(yàn)裝置可知，小紅多使用一個(gè)定滑輪的作用是改變力的方向；
②這兩位同學(xué)使用各自的滑輪組提升相同的重物時(shí)，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(jī)械效率不變．
故答案：（1）①14cm和0.35；繩子的有效股數(shù)為3，總功一定大于有用功；②83.3%；③物重；（2）①力的方向；②相同；額外功和有用功都相同．
點(diǎn)評(píng)：滑輪組的機(jī)械效率和物體重、動(dòng)滑輪重有關(guān)，如果動(dòng)滑輪重不變，物體越重，機(jī)械效率越高；如果物體重不變，動(dòng)滑輪越重，機(jī)械效率越低．
要是考慮繩重和摩擦力的話，繩重和動(dòng)滑輪重都屬于機(jī)械本身重力，摩擦力越大也會(huì)使吊起同樣重的物體時(shí)使用的拉力越大，使機(jī)械效率降低，總的說(shuō)，滑輪組的機(jī)械效率與物體重力、摩擦力、機(jī)械本身重力有關(guān)．要提高機(jī)械效率，應(yīng)盡量減小摩擦和機(jī)械本身重力的同時(shí)，最大限度的增加被吊物體重力．