题目内容
【题目】物理兴趣小组在测量滑轮组机械效率的实验中,利用如图所示的滑轮组进行了 4 次测量,测得数据如下表所示。
次数 | 钩码所受的重力 G/N | 钩码提升高度 h/m | 拉力 F/N | 绳端移动距离 s/m | 机械效率η |
1 | 1 | 0.1 | 0.7 | 0.3 | 47.6% |
2 | 1 | 0.2 | 0.7 | 0.6 | 47.6% |
3 | 2 | 0.1 | 1.1 | 0.3 | 60.6% |
4 | 4 | 0.1 | 2.0 | 0.3 |
(1)实验中应竖直向上______拉弹簧测力计;
(2)第 4 次实验测得的机械效率为______;
(3)比较______两次实验,小组同学发现:同一滑轮组的机械效率与重物被提升高度无关;比较 3、4 两次实验数据可知,同一滑轮组,___________越大,机械效率越高,第 4 次拉力做的额外功与第 3 次相比___________(选填“增大”“减小”或“不变”);
(4)由此可见机械效率提高的原因是______。
【答案】匀速 66.7% 1、2 物重 增大 对于同一滑轮组,增大被提升物体的重力,有用功增大的比例比额外功增大的比例大
【解析】
(1)实验中应该竖直向上匀速拉动弹簧测力计,以保证拉力大小恒定,便于读数。
(2)由表格第4次实验数据,机械效率大小为:
η=W有/W总×100%=Gh/Fs×100%=(4N×0.1m)/(2.0N×0.3m)×100%≈66.7%;
(3)探究滑轮组的机械效率与重物被提升高度关系时,应控制其他因素不变,只改变物体被提高高度,由表格数据可知,应比较1、2两次实验;比较第3、4次实验数据可知,同一滑轮组提起的物重越大,滑轮组的机械效率越高;根据W额=W总W有=FsGh,W额3=F3sG3h=1.1N×0.3m2N×0.1m=0.13J,W额4=F4sG4h=2.0N×0.3m4N×0.1m=0.2J,所以第4次拉力做的额外功与第3次相比增大了0.07J;
(4)W有3=G3h=2N×0.1m=0.2J,W有4=G4h=4N×0.1m=0.4J,有用功增大了0.2J,由此可知,有用功增加比额外功增加多得多,从而使有用功占总功的比值变大,即机械效率增大,即对于同一滑轮组,增大被提升物体的重力,有用功增大的比例比额外功增大的比例大。