Question

3．某小組同學在“測滑輪組機械效率”實驗中，用如圖所示的裝置勻速提起重物，并做了如表實驗記錄：

實驗次數	物重G/N	物體上升的距離h/cm	彈簧測力計上升的距離s/cm	彈簧測力計上升的距離s/cm	機械效率η
1	2	10		30
2	4	10	1.7	30	78%
3	6	10	2.4	30	83%

（1）小組小王同學在實驗過程中遇到的最大問題是滑輪組的裝配和繞線很難成功，根據你的經驗判斷，以下操作對小王無幫助的是C．
A．先固定定滑輪上端
B．將細繩的一頭先掛在動滑輪上端的鉤上
C．將細繩合成雙股進行纏繞
D．動滑輪下端最好先掛上一兩個鉤碼
（2）如圖2是第1次試驗過程中彈簧測力計勻速提起重物的放大圖，拉力F的大小是1N，第1次的機械效率是66.7%．
（3）通過實驗1、2和3的數據分析可得出的結論：對于同一滑輪，所提升鉤碼的重力增大，機械效率將增大．
（4）小王完成試驗后，他想，重物勻速上升和重物靜止時物體都處于平衡狀態，他讓彈簧測力計靜止，重復第1次實驗，測力計示數如圖3所示，實驗結果告訴小王不能（選填“能”或“不能”）用這種方法測出滑輪組的機械效率．
（5）小組的另外一個同學也做了同樣的實驗，發現動滑輪重相同，提起的鉤碼重也相同，測出的滑輪機械效率卻和小王的不同，你認為原因不可能是D
A．輪與軸間的摩擦力大小不同
B．測拉力時沒有使測力計勻速上升
C．測拉力時拉力的方向沒有豎直向上
D．鉤碼被提升的高度不同
（6）除此之外，同組的小紅用如圖4所示的滑輪組又分別做了三次實驗，第一次使用塑料滑輪組又分別做了三次實驗，第一次使用塑料滑輪，第二次使用鋁制滑輪，第三次使用鐵制滑輪，實驗數據記錄如表：

實驗次數	物重G/N	物體上升的距離h/cm	彈簧測力計的讀數F/N	彈簧測力計上升的距離s/cm	機械效率η
1	3	10	1.6	30	62.5%
2	3	10	2	30	50%
3	3	10	2.5	30	40%

①小紅第三次實驗中，總功為0.75J．
②從實驗數據分析可知：提升同一物體，動滑輪越重，滑輪組的機械效率低．

Answer 1

分析 （1）根據實驗的要求判斷選項；
（2）根據彈簧測力計的量程和分度值得出示數，計算出機械效率；
（3）滑輪組的機械效率與物體的重力有關，同一滑輪組，物體越重，機械效率越高；
（4）實驗時應豎直向上勻速拉動彈簧測力計；
（5）從摩擦與繩重等方面分析答題．
（6）①根據W_總=Fs計算總功；②要知道滑輪組的機械效率與滑輪的重力有關，提升同一物體，所做有用功不變．動滑輪的越重，所做的額外功越多，滑輪組的機械效率越低．

解答 解：（1）做實驗時；先固定定滑輪上端，動滑輪下端最好先掛上一兩個鉤碼，將細繩的一頭先掛在動滑輪上端的鉤上，故ABD正確，但不符合題意；
C．將細繩合成雙股進行纏繞，對實驗無幫助，故C符合題意；
故選C．
（2）彈簧測力計的分度值是0.2N，讀數為1N，滑輪組的機械效率為：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{2N×0.1m}{1N×0.3m}$×100%=66.7%；
（3）由表中的實驗數據可知，對于同一滑輪，所提升鉤碼的重力增大，機械效率將增大；
（4）在實驗中，測繩端拉力F 時，應豎直向上勻速拉動彈簧測力計且在拉動過程中讀數，若靜止讀數，示數偏小，不能測量機械效率；
（5）ABC、由于滑輪與輪軸間存在摩擦、測拉力時沒有使測力計勻速、豎直上升，故ABC不符合題意；
D．鉤碼被提升的高度不同，繩子移動的距離也不同，但其比值相同，故對機械效率無影響，故D符合題意．
故選D．
（6）①W_總=FS=2.5N×0.3m=0.75J；
②由表中的實驗數據可知，提升相同重力的鉤碼時，動滑輪的重力增大，其機械效率將減小．
故答案為：（1）C；（2）1；66.7%；（3）對于同一滑輪，所提升鉤碼的重力增大，機械效率將增大；（4）不能；（5）D；（6）①0.75；②低．

點評 此題是探究滑輪組的機械效率，主要考查了實驗中所用的測量器材．同時考查了滑輪組機械效率的計算以及物重和動滑輪重對滑輪組機械效率的影響．