Question

实验台上有组装好的测滑轮组机械效率的实验装置，如图所示，其中弹簧测力计的量程为0～5N，动滑轮的质量为100g．另外还有质量均为200g的钩码六个（图中未画出）．要求利用上述组装的实验装置和钩码设计一个实验证明：用滑轮组提升重物时，如果滑轮组的装置和组装都不变，则所提重物的质量越大，滑轮组的机械效率越高．请按要求完成下列各小题：
（1）写出主要实验步骤．
（2）设计出实验数据记录表．

Answer 1

解：（1）实验步骤：
①在动滑轮挂钩上挂1个钩码，用弹簧测力计测出所挂钩码的重力，钩码的重力用G表示，绳子自由端所受拉力用F表示，绳子自由端移动的距离用s表示，钩码上升的高度用h表示．将G的数值记录在表格中，用弹簧测力计竖直向上匀速拉绳子自由端，测出弹簧测力计测出F，用刻度尺分别测出s、h，并把测量数据记录在表格中；
②仍然用原滑轮组，保持装置不变，依次改变动滑轮上挂钩码的个数，仿照步骤（1）再做4次实验，将各次的G、s数值记录在表格中，分别测量各次的F、h，并把各次的测量数据记录在表格中．
③利用W_总=F s，计算出各次的总功，用W_有用=G h=mgh，计算出各次的有用功，用，计算出各次的机械效率，并将各次的总功、有用功和机械效率记录在表格中．
（2）实验数据记录表：

次数	1	2	3	4	5
钩码重G/N
拉力F/N
钩码上升高度h/m
测力计移动距离s/m
有用功W有用/J
总功W总/J
机械效率η

分析：（1）同一滑轮组，滑轮组的机械效率跟滑轮组提起物体的重、绳重、动滑轮的重、摩擦有关．用实验来探究这个问题时，要改变提起物体的重，其它量不变．因为滑轮组的机械效果跟物体升高的距离和绳子自由端移动的距离没有关系，可以控制不变，也可以不进行控制不变．
（2）实验步骤：按图示组装滑轮组；用滑轮组匀速竖直向上提起不同物体时，分别记录物体质量、拉力、物体升高距离、绳子自由端移动的距离．分别求出机械效率，进行比较．
（3）实验表格：为了使实验结论具有普遍性，要进行多次实验，表格中有实验次数，要记录每一个实验提起物体的质量、重力、拉力、物体升高的距离、绳子自由端移动的距离、有用功、总功、机械效率，所以实验表格共有8行：次数、重力、物体升高距离、拉力、绳子自由端移动的距离、有用功、总功、机械效率．
点评：对于设计实验表格的问题，近几年中考中出现频率比较高，这种设计实验表格来记录实验数据的题型，学生解决起来还是比较困难的，要加强训练．本题考查了学生对功的计算公式、效率公式的掌握和运用，涉及到设计到实验步骤（保持使所挂钩码相同、物重相同，使滑轮组机械效率不变是本题的关键），属于难题．