Question

在“测滑轮组机械效率”的实验中，小明用如图甲所示的滑轮组进行了五次实验，实验数据如表：

实验 次数	物重 G/N	物体上升的高度h/cm	测力计的示数F/N	测力计移动的距离s/cm
1	4	3	1.7	9
2	4	5	1.7	15
3	4	8	1.7	24
4	6	5	2.4	15
5	8	5	3.0	15

（1）分析表中数据，回答以下问题：①第3次实验中滑轮组的机械效率是________；
②滑轮组的机械效率与________无关，随________的增大而增大；
（2）小红在小明实验的基础上多使用一个滑轮进行了实验，如图乙所示．
①设小红所用的动滑轮总重为2N，若忽略绳重及摩擦，则匀速提起4N的重物时所用的拉力为________N；
②小红和小明在使用各自的滑轮组提升相同的重物时，所测的机械效率分别为η₁、η₂，则η₁________η₂（＞/＜/=），其道理是________．

Answer 1

解：（1）①第3次实验中滑轮组的机械效率：
η=×100%=×100%=×100%≈78.4%；
②根据η=×100%=×100%可得，剩余4次滑轮组的机械效率分别为：
η₁=η₂≈78.4%，η₄≈83.3%，η₅≈88.9%，
分析1、2、3数据可知，同一个滑轮组提起的物质相等，物体上升的高度相等，滑轮组的机械效率相等，故滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关；
分析2、4、5数据可知，同一个滑轮组提起物体上升的高度相同，物重越大，滑轮组的机械效率越高，故滑轮组的机械效率随所提物体重力的增大而增大；
（2）①由乙图可知绳子的有效股数n=4，
拉力F=（G_物+G_动）=×（4N+2N）=1.5N；
②因为提升相同的重物，所以有用功保持不变，而由于增加动滑轮使得克服动滑轮的重力所做的额外功变多，故机械效率η会变小即η₁＜η₂．
故答案为：
（1）①78.4%；②物体上升的高度；所提物体重力；
（2）①1.5；②＜；小红所用滑轮组的动滑轮的重力较大．
分析：（1）①根据W=Gh求出有用功，根据W=Fs求出总功，利用η=×100%求出第3次实验中滑轮组的机械效率；
②根据η=×100%=×100%分别求出剩余4次滑轮组的机械效率，然后分析表格数据得出滑轮组的机械效率与物体上升高度和滑轮组的机械效率与物体重力之间的关系；
（2）①由乙图可知绳子的有效股数，根据F=（G_物+G_动）求出拉力的大小；
②根据提升相同的重物可知有用功不变，而增加动滑轮会使额外功增加，从而可推知两滑轮组机械效率之间的关系．
点评：本题考查了滑轮组机械效率和拉力的计算，关键是会根据控制变量法分析得出滑轮组机械效率与物体上升高度和物重之间的关系．