Question

如图是同学们用来测滑轮组机械效率的实验装置．
（1）如果钩码总重5.0N，每个滑轮重0.7N，不计绳重与摩擦，则钩码静止时，拉力是

 

N．
（2）为了准确测出滑轮组的机械效率，应竖直向上

 

拉动弹簧测力计使钩码上升．
（3）下表是某同学测图所示滑轮组机械效率的实验记录，请你帮他完成未填写的实验数据．

项目	钩码重G/N	拉力F/N	钩码上升的高度h/cm	弹簧测力计移动的距离S/cm	有用功W有/J	总功W总/J	机械效率η
实验数据	5.0	2.5	10

（4）实验结束后，在全班交流实验结果时，老师提出：如果各组所用滑轮和串绕绳子的方式不变，哪些因素会影响滑轮组的机械效率呢？
经过大家积极思考，提出了各种猜想，概括起来有如下几种：
猜想1：可能与匀速提升的速度大小有关；
猜想2：可能与被提升的钩码重有关；
猜想3：可能与匀速提升的速度大小和被提升的钩码重都有关；
猜想4：可能与钩码被提升的高度有关．
小明和小强分别根据各自的猜想进行了探究，实验记录如下表．
   小明的实验记录

物理量 控制因素	钩码重G/N	绳端拉力F/N	机械效率η
较小提升速度	10	4.2	79.4%
较大提升速度	10	4.2	79.4%
探究结果

  小强的实验记录

物理量 控制因素	钩码重G/N	绳端拉力F/N	机械效率η
大致相同的提升速度	10	4.2	79.4%
	15	6.0
探究结果

①请帮助小强完成表中的一项计算，其数据是

 

．
②根据他俩的实验记录，可得出小明的探究结果是

 

；小强的探究结果是

 

．
③归纳他俩的实验探究，你所得到的结论是

 

．

Answer 1

分析：（1）不计绳重和摩擦时，根据滑轮组的省力公式F=

G物+G动

n

计算拉力的大小；
（2）根据二力平衡的知识，物体做匀速直线运动时，受到的力是平衡力；
（3）弹簧测力计移动的距离S和钩码上升的高度h的关系是S=nh，有用功等于钩码重和上升高度的乘积，总功等于弹簧测力计拉力和移动距离的乘积，机械效率等于有用功和总功的比值；
（4）①小强的实验记录中缺少机械效率，可以根据η=

Gh

FS

=

Gh

Fnh

=

G

Fn

计算；
②根据小明和小强实验记录中，相同因素和不同因素，比较机械效率的大小得出实验结论；
③将小明和小强的结论加以整合，就可以的出实验的总结论．

解答：解：（1）与动滑轮相连的绳子有3段，根据省力公式，
所以弹簧测力计的拉力F=

G物+G动

n

=

5.0N+0.7N

3

=1.9N；
答：拉力是1.9N．
（2）实验中研究的是绳子拉力，只有钩码匀速上升时，受到平衡力的作用，弹簧测力计的示数才等于绳子的拉力；
答：匀速．
（3）①钩码上升的高度h=10cm，根据弹簧测力计移动的距离S和钩码上升的高度h的关系，
∴弹簧测力计移动的距离S=nh=3×10cm=30cm；
②有用功等于钩码重和上升高度的乘积，
∴有用功：W_有用=Gh=5.0N×0.1m=0.5J；
③总功等于弹簧测力计拉力和移动距离的乘积，
∴总功：W_总=FS=2.5N×0.3m=0.75J；
④机械效率等于有用功和总功的比值，
∴η=

W有用

W总

=

0.5J

0.75J

×100%=66.7%．
答：30、0.5、0.75、66.7%．
（4）①小强实验的机械效率η=

G

Fn

=

15N

6.0N×3

×100%=83.3%；
②小明的探究中，钩码重力相同，提升的速度不同，机械效率相同，所以滑轮组的机械效率与匀速提升的速度大小无关；
小强的探究中，提升的速度相同，钩码的重力不同，机械效率不同，所预滑轮组的机械效率与被提升的钩码重有关．
③整合两人的结论，可以得出的结论是：同一滑轮组的机械效率的高低与被提升的钩码重有关，被提升的钩码越重，滑轮组的机械效率越高．
答：①83.3%；
②小明的探究结果是：滑轮组的机械效率与匀速提升的速度大小无关；
小强的探究结果是：滑轮组的机械效率与被提升的钩码重有关；
③同一滑轮组的机械效率的高低与被提升的钩码重有关，被提升的钩码越重，滑轮组的机械效率越高．

点评：（1）根据滑轮组机械效率计算公式η=

Gh

FS

=

Gh

Fnh

=

G

Fn

，实际计算时，也可以用η=

G

Fn

计算滑轮组机械效率的大小；
（2）同一滑轮组机械效率不是固定不变的，提升物体越重，机械效率越大