Question

3．在“探究滑輪組的機(jī)械效率”時(shí)，小明利用兩組滑輪組進(jìn)行了5次測量，用一個(gè)動(dòng)滑輪和一個(gè)定滑輪測定前4組數(shù)據(jù)，用兩個(gè)動(dòng)滑輪和兩個(gè)定滑輪得第5組數(shù)據(jù)，測得數(shù)據(jù)如下表：

實(shí)驗(yàn) 次數(shù)	動(dòng)滑輪 重G動(dòng)/N	物重 G/N	鉤碼上升高度h/m	動(dòng)力 F/N	動(dòng)力作用 點(diǎn)移動(dòng)距 離s/m	滑輪組的 機(jī)械效率 η/%
1	0.5	1	0.1	0.7	0.3	47.6
2	0.5	1	0.2	0.7	0.6	47.6
3	0.5	2	0.1	1.1	0.3	60.6
4	0.5	4	0.1	2	0.3	66.7
5	1	4	0.1	1.6	0.5	①

（1）請根據(jù)前四組數(shù)據(jù)，在圖甲中畫出實(shí)驗(yàn)中滑輪組的繞繩方法．
（2）表格中編號(hào)①數(shù)據(jù)為50%．
（3）由表中第3、4組數(shù)據(jù)可知，同一滑輪組的機(jī)械效率與物重有關(guān)．
（4）有的同學(xué)認(rèn)為：“機(jī)械越省力，它的機(jī)械效率越高”．你是用小明收集數(shù)據(jù)中的第④⑤兩組數(shù)據(jù)對比分析來判斷這句話是錯(cuò)誤的．
（5）用如圖乙所示的滑輪組提升重物，不計(jì)摩擦和繩重，若繞繩能承受的最大拉力為5N，請計(jì)算該滑輪組的最大機(jī)械效率η=96%．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)h與s的關(guān)系（s=nh）結(jié)合表格中數(shù)據(jù)判斷承擔(dān)物重的繩子段數(shù)，然后繞線；
（2）根據(jù)公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$，計(jì)算①的機(jī)械效率；
（3）分析3、4中機(jī)械效率和物理量的變化，得出機(jī)械效率與被提升的物重之間的關(guān)系；
（4）根據(jù)第5組數(shù)據(jù)與前面的幾組機(jī)械效率比較，得出結(jié)論；
（5）已知繞繩能承受的最大拉力，根據(jù)F=$\frac{1}{n}$（G_輪+G_物）求出能承受的最大物重，再利用η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{{G}_{最大}h}{{F}_{最大}h}$=$\frac{{G}_{最大}}{{nF}_{最大}}$求滑輪組的最大機(jī)械效率．

解答 解：（1）根據(jù)繩子自由端移動(dòng)的距s與物體升高的高度h的關(guān)系可知，實(shí)驗(yàn)中前4次實(shí)驗(yàn)中，繩子的有效段數(shù)為：
n=$\frac{s}{h}$=3，根據(jù)“偶定奇動(dòng)”，先從動(dòng)滑輪連接，如下所示：

（2）第5次實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}=\frac{4N×0.1m}{1.6N×0.5m}$=50%；
（3）由表中第3、4組數(shù)據(jù)可知，同一滑輪組，提升物體的重越大，機(jī)械效率越高，即同一滑輪組的機(jī)械效率與物重有關(guān)；
（4）第5組比第4組滑輪組省力，但機(jī)械效率更低，所以“機(jī)械越省力，它的機(jī)械效率越高”的說法不正確；
（5）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，乙滑輪組的動(dòng)滑輪總重為1N，因?yàn)槔@繩能承受的最大拉力為5N，
不計(jì)摩擦和繩重，所以F_最大=$\frac{{G}_{動(dòng)}{+G}_{最大}}{n}$，其中n=5．
G_最大=nF_最大-G_動(dòng)=5×5N-1N=24N，
則滑輪組的最大機(jī)械效率：
因s=nh，η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{{G}_{最大}h}{{F}_{最大}s}$=$\frac{{G}_{最大}}{{nF}_{最大}}$=$\frac{24N}{5×5N}$×100%=96%．
故答案為：（1）如上所示：（2）50%；（3）物重；（4）④⑤；（5）96%．

點(diǎn)評(píng) 此題是“探究滑輪組的機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)，考查了滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算，根據(jù)數(shù)據(jù)分析影響滑輪組效率的因素，同時(shí)考查了有關(guān)滑輪組的組裝及測力計(jì)的讀數(shù)問題，要細(xì)心分析每一個(gè)問題．