Question

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

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总/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

．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

．
（3）该滑轮组的机械效率实际为

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

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

．
（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

．
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

    b：

提升物体高度读数错误

．

Answer 1

分析：（1）实验时应竖直匀速拉动测力计．
（2）有用功不能大于等于总功，由图示滑轮组确定滑轮组承重绳子的股数，然后根据表中数据分析答题；
（3）由表中实验数据应用效率公式求出滑轮组的效率．
（4）分析表中实验数据，根据实验控制的变量与实验数据得出结论．
（5）根据一次实验得出的实验结论具有偶然性与片面性，为得出普遍结论，应进行多次实验．
（6）滑轮与绳子间存在摩擦力，滑轮组绕法不同，摩擦力可能不同；实验时由于操作或读数错误会导致所测滑轮组效率不同或错误．

解答：解：（1）实验时应竖直向上匀速拉动测力计．
（2）有用功不可能等于总功，滑轮组效率不可能为100%，因此实验数据有错误；
由图1所示滑轮组可知，其承重绳子的有效股数n=3，钩码上升的高度h=0.1m，
则测力计移动的距离s=nh=3×0.1m=0.3m，由表中实验数据可知，弹簧测力计提升的高度0.2错误．
（3）滑轮组的效率η=

W有用

W总

×100%=

Gh

Fs

×100%=

2N×0.1m

1N×0.3m

×100%≈66.7%．
（4）由表中实验数据可知，使用同一滑轮组提升钩码，提升钩码上升的高度相同而钩码重力不同，滑轮组效率不同，钩码重力越大，滑轮组效率越大，由此可得：使用同一滑轮组，增加钩码的重力可以提高滑轮组的机械效率．
（5）小雪仅根据两组实验数据就得出结论，实验次数太少，结论具有偶然性与片面性，为得出普遍结论，应进行多次实验，测出多组实验数据．
（6）①绳子与滑轮间、滑轮与轮轴间存在摩擦力，滑轮组绕法不同，提升相同重物时的摩擦力不同，可以影响滑轮组的机械效率．
②实验时，对测力计读数错误，或提升物体高度读数错误，或没有沿竖直方向匀速拉动测力计都会造成滑轮组效率不同甚至错误．
故答案为：（1）竖直；（2）有用功不可能等于总功；弹簧测力计提升的高度0.2；（3）66.7；（4）增加钩码的重力；（5）实验次数太少；（6）①滑轮组绕法不同，提升相同重物时的摩擦力不同；②测力计读数错误；提升物体高度读数错误．

点评：本题考查了实验注意事项、实验数据分析、求滑轮组效率、影响滑轮组效率的因素等，掌握基础知识、应用控制变量法、效率公式即可正确解题．