Question

以下是小明同学探究“滑轮组的机械效率跟所提升物重是否有关？”的部分过程，请帮助他完成下列填空．
●设计实验
实验目的：比较同一滑轮组在提升不同重物情况下的机械效率、
（1）实验原理：η=

 

．
（2）实验器材：滑轮组一套、轻重不同的两物块、

 

、

 

、铁架台、细线．

●进行实验并收集数据
（3）用如图所示的两套装置先后做实验，并将相关数据收集在下面的表格中，请将表格中的空格补充起来．

次数	物块重G/N	物块上升的高度h/m	有用功W有/J	拉力F/N	测力计上升距离S/m	总功W总/J	机械效率η
1	2			0.9	0.3	0.27
2	3		0.3	1.2	0.3	0.36	83.3%

●分析与论证
分析上表中的数据可以看出：
（4）同一滑轮组的机械效率

 

恒定（填“是”或“不是”）．
（5）滑轮组的机械效率

 

1（填“大于”、“等于”或“小于”）．

●评估与拓展
（6）小明同学使用滑轮组提升重物时，测力计的示数一会儿大，一会儿小，弄得小明同学一时不知该何时读数，你认为他在测量中应该

 

．
（7）提升相同重物时，增加动滑轮的个数，滑轮组的机械效率将

 

（选填“变大”、“变小”或“不变”）．

Answer 1

分析：（1）实验原理是机械效率计算公式η=

W有用

W总功

；
（2）根据实验需要测量物体升高的高度、绳子移动的距离和测量拉力以及物体的重力，故需要刻度尺、弹簧测力计；
（3）由图示先分析，物重由几股绳子承担，然后确定物体升高的高度；再利用W=Gh计算有用功；再利用机械效率公式计算机械效率；
（4）由实验数据，第一次测量的机械效率为74.1%和第二次实验机械效率为83.3%，分析即可；
（5）判定机械效率与1的关系，关键看是否做额外功；
（6）根据力的平衡条件进行分析；
（7）增加动滑轮的个数，相当于增加 了额外功，利用机械效率公式分析即可．

解答：解：（1）比较同一滑轮组在提升不同重物情况下的机械效率，原理是机械效率计算公式η=

W有用

W总功

；
（2）需要测量物体升高的高度、绳子移动的距离，故需要刻度尺；要测量拉力以及物体的重力，故需要弹簧测力计；
（3）由图示可分析得出，物重由三股绳子承担，所以测力计上升0.3m，则物体升高0.1m；
再利用功的公式W=Gh计算有用功W=Gh=2N×0.1m=0.2J；
再利用机械效率公式η=

W有用

W总

=

0.2J

0.27J

=74.1%；
所以有：

次数
1		0.1	0.2				74.1%
2		0.1

（4）由实验数据，第一次机械效率为74.1%，第二次实验机械效率为83.3%，所以同一滑轮组的机械效率不是恒定的；
（5）由于不得不做额外功，所以机械效率永远小于1；
（6）根据力的平衡可知，只有沿直线竖直向上匀速拉动弹簧测力计，弹簧测力计的示数才等于拉力的大小；
（7）增加动滑轮的个数，相当于增加 了额外功，所以滑轮组的机械效率将减小．
故答案为：（1）η=

W有用

W总功

；
（2）刻度尺弹簧测力计；
（3）0.1 0.2 74.1%
（4）不是；
（5）小于；
（6）沿直线竖直向上匀速拉动弹簧测力计；
（7）变小．

点评：本题考查了如何测定滑轮组的机械效率，并对实验结果进行评估，提高了学生的实验探究能力．