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精英家教网小雪和小红在“测滑轮组机械效率”的实验中,一起组装好如图所示的实验装置,他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置.
钩码重(N) 弹簧测力计提升的高度(m) 有用功(J) 总功(J) 机械效率
2 0.4 0.2 0.2 100%
(1)小红
 
向上拉动弹簧测力计,使钩码升高,并由弹簧测力计读出拉力为0.5N,同时小雪用用刻度尺测出钩码提升的高度为0.1m,以上测量准确无误,其他被测物理量和计算的数据如下表:
(2)小雪和小红测得滑轮组的机械效率为100%,他们意识到出现了错误,请你帮助找出原因
 

(3)该滑轮组的机械效率实际为
 

(4)若提升的钩码重增加到6N,则该滑轮组的机械效率将
 
.(填变化情况)
(5)有同学想进一步探究滑轮组的机械效率是否与滑轮组中细绳的绕法有关.根据探究目的,他们先通过实验测算出如图(甲)所示的滑轮组的机械效率,请你在图(乙)中画出下一步实验所需的组装图.
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分析:(1)测力计不是匀速地移动会造成测力计的读数不准确;
(2)滑轮组在使用中,动滑轮被几根绳子承担,拉力移动的距离就是物体和动滑轮移动距离的几倍;
(3)根据公式η=
W有用
W
=
Gh
FS
可计算出机械效率;
(4)使用滑轮组时,做的额外功不变,增加钩码的重,增大了有用功,因此机械效率会变大;
(5)甲图中与动滑轮相连的绳子有2段,要研究与绳子绕法的关系,应控制其余条件不变,只改变绳子的绕法,画成与动滑轮相连的绳子为3段.
解答:解:(1)测量滑轮组的实验中应该竖直匀速拉动弹簧测力计;
(2)动滑轮被5根绳子承担,拉力移动的距离就是物体和动滑轮移动距离的5倍,因此弹簧测力计提升的高度错了,应为0.5m;
(3)滑轮组的机械效率:η=
W有用
W
=
Gh
FS
=
2N×0.1m
0.5N×0.5m
×100%=80%;
(4)使用滑轮组时,做的额外功不变,增加钩码的重,增大了有用功,因此机械效率会变大;
(5)与动滑轮相连的绳子段数为3段时,根据“奇动偶定”的原则绕线,绳子的起始端系在动滑轮的挂钩上.
故答案为:(1)匀速竖直;
(2)弹簧测力计提升的高度错了,应为0.5m;
(3)80%;
(4)增大;
(5)见下图:
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点评:滑轮组的机械效率与物体重力、摩擦力、机械本身重力有关.要提高机械效率,应尽量减小摩擦和机械本身重力的同时,最大限度的增加被吊物体重力.
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小雪和小红在“测滑轮组机械效率”的实验中,一起组装好如图1所示的实验装置,他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置.

(1)小红应
竖直
竖直
向上拉动弹簧测力计,使钩码升高,并由弹簧测力计读出拉力为1.0N,同时小雪用刻度尺测出钩码提升的高度为0.1m,以上测量准确无误,其他被测物理量和计算的数据如下表:
钩码重
G/N
弹簧测力计提升的高度h/m 有用功
W有用/J
总功
W/J
机械效率
η
2 0.2 0.2 0.2 100%
(2)小红测算得滑轮组的机械效率为100%,同组的小雪立即意识到出现了错误,小雪判断的依据是
有用功不可能等于总功
有用功不可能等于总功
.请你帮助小红找出导致错误结果的物理量是
弹簧测力计提升的高度0.2
弹簧测力计提升的高度0.2

(3)该滑轮组的机械效率实际为
66.7
66.7
%.
(4)接着小雪想“探究影响滑轮组机械效率的因素有哪些?”她利用如图2甲所示的同一滑轮组分别做了三次实验,并重新设计了记录数据的表格,将实验数据填入下表:
实验次数 钩码重/N 钩码上升的距离/cm 弹簧测力计的读数/N 弹簧测力计上升的距离/cm 机械效率
1 2 5 0.8 15 83.3%
2 4 5 1.5 15 88.9%
3 6 5 2.2 15 90.9%
从实验数据分析得出,使用同一滑轮组,
增加钩码的重力
增加钩码的重力
可以提高滑轮组的机械效率.
(5)得出结论后小雪进一步猜想:滑轮组的机械效率可能还与其他因素有关,于是用另一滑轮组做了第四次实验(如图2乙所示)并将数据记录如下:
实验次数 钩码重/N 钩码上升的距离/cm 弹簧测力计的读数/N 弹簧测力计上升的距离/cm 机械效率
4 2 5 1 15 66.7%
比较实验1和实验4,小雪发现虽然所挂钩码相同,但弹簧测力计的读数不同,这是因为两次实验所用滑轮的重力不同,于是小雪得出另一结论:滑轮组的机械效率还与滑轮的重力有关,但小红认为小雪得出这一结论的过程还不够合理.请简要说明小红的理由:
实验次数太少
实验次数太少

(6)小雪在实验中还发现,即使所用动滑轮重和提起的钩码重都相同,测出的滑轮机械效率却不同.关于这个问题,同学中分别提出了两种猜想:
A.可能是由于滑轮工作时的摩擦不同造成的;
B.可能是由于实验观察或操作存在某些问题造成的.
大家认为,这两种猜想都是有道理的.那么:
①你认为,提出猜想A的理由是:
滑轮组绕法不同,提升相同重物时的摩擦力不同
滑轮组绕法不同,提升相同重物时的摩擦力不同

②对于猜想B,你认为有哪些观察或操作因素会影响测量结果?请说出二点:
a:
测力计读数错误
测力计读数错误
    b:
提升物体高度读数错误
提升物体高度读数错误

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