Question

8．小明在測一滑輪組機械效率的實驗中，記錄的數據如下表：

次數	物重G/N	物體上升的高度h/cm	有用功W有/J	動力F/N	動力作用點移動的距離x/cm	總功W/J	機械效率η
1	2.0	5	0.10	1.0	20	0.20	50%
2	4.0	5	0.20	1.5	20		66.7%
3	6.0	5	0.30	2.0	20	0.40

（1）在圖中畫出本實驗的滑輪組繞繩方法．
（2）將表格中空白處的數據補充完整．
（3）測滑輪組的機械效率時，多次改變提升的物重，目的是為了B（選填字母）．
A．多次測量取平均值減小誤差       B．獲得多組數據歸納出物理規律
（4）3次實驗中克服動滑輪所做的功是相等的（選填“相等”或“不相等”）．分析表中數據，實驗3機械效率比較高的原因是：在額外功相同的情況下，物體重力越大，有用功功占總功的比例越大．

Answer 1

分析 （1）由物體升高的距離和動力作用點移動的距離，判斷承擔重物和動滑輪的繩子的段數，畫出滑輪組的繞法．
（2）知道動力和動力點移動的距離，求出總功．
知道有用功和總功，求出機械效率．
（3）探究滑輪組的機械效率時，改變提升的物重，進行多次實驗，為了發現其中的規律．
（4）比較三次實驗的條件和機械效率大小，可得出提升物體的重力大小對滑輪組機械效率的影響．

解答 解：
（1）如實驗1和2，動力點移動的距離是物體升高距離的4倍，所以物體和動滑輪由4段繩子承擔，滑輪組的繞法如圖所示：

（2）實驗2的總功為：W_總=Fs=1.5N×0.2m=0.30J；
實驗3的機械效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{0.30J}{0.40J}$×100%=75%；
（3）測滑輪組的機械效率時，多次改變提升的物重，目的是為了獲得多組數據歸納出提起的物體越重，機械效率越高這個規律，故B正確；
（4）由表中數據可知，3次實驗中動滑輪質量相同、重力相同，上升的高度也相同，克服動滑輪所做的功相等，分析表中數據可知，實驗3機械效率比較高的原因是：在額外功相同的情況下，物體重力越大，有用功功占總功的比例越大，說明使用同一滑輪組，增加物重，滑輪組的機械效率越高．
故答案為：（1）如上圖；（2）0.30；75%；（3）B；（4）相等；額外功；物體重力；有用功．

點評 在此實驗中，對滑輪組的分析、機械效率公式的運用是實驗的基礎，同時，實驗中分別探究了機械效率高低與動滑輪個數、提升物體重力等多個量的關系，因此，控制變量法的運用也十分關鍵．