Question

小明和小华完成“测量滑轮组的机械效率”的实验后，各记录一组数据如下表：

姓名	滑轮个数	钩码重/N	钩码升高/m	拉力/N	绳端移动距离/m
小明	3	1.96	0.1	0.8	0.3
小华	4	1.96	0.1	0.7	0.5

请你根据表格回答：（每个滑轮的规格一样）
（1）画出小明的实验装置图．
（2）小明做的额外功是______J，所测滑轮组的机械效率为______；小华做的额外功是______J，所测滑轮组的机械效率为______．
（3）小华在实验中若去掉一个钩码，再测滑轮组的机械效率，其测量值与去掉前相比较要______（填“变大”“不变”或“变小”）．
（4）比较两个实验，造成滑轮组机械效率不同的原因是______．
（5）若实验中没有刻度尺，则只需要用弹簧测力计测出______、______，此时计算机械效率的表达式是η=______．

Answer 1

【答案】分析：（1）由表中数据可知，小明拉绳移动的距离是物体和动滑轮移动距离的3倍，动滑轮被3根绳子承担；小华拉绳移动的距离是物体和动滑轮移动距离的5倍，动滑轮被5根绳子承担，根据“动奇定偶”画出实验装置图．
（2）根据W=Gh求出有用功，根据W=Fs求出总功，由W_额=W_总-W_有求出额外功，最后根据η=求出机械效率．
（3）机械效率是有用功与总功之比，若额外功不变，有用功越小，滑轮组的机械效率越低．
（4）如果物体重不变，动滑轮越重，机械效率越低．
（5）根据滑轮组的机械效率公式W_有用=Gh，而W_总=Fs代入η=即可解决．
解答：解：（1）由表中数据可知，小明拉绳移动的距离是物体和动滑轮移动距离的3倍，所n=3；小华拉绳移动的距离是物体和动滑轮移动距离的5倍，所以n=5，根据“动奇定偶”画出实验装置图所示．
（2）小明做的有用功：W_有=Gh=1.96N×0.1m=0.196J
做的总功：W_总=Fs=0.8N×0.3N=0.24N
额外功：W_额=W_总-W_有=0.24N-0.196N=0.044J
机械效率为η==≈81.7%；
小华做的有用功：W_有′=Gh=1.96N×0.1m=0.196J
做的总功：W_总′=F′s′=0.7N×0.5N=0.35N
额外功：W_额′=W_总′-W_有′=0.35N-0.196N=0.154J
机械效率为η===56%；
（3）若去掉一个钩码，额外功不变，有用功减小，有用功在总功中所占比值减小，所以机械效率降低．
（4）小华的实验效率低的原因：动滑轮比小明的多，提升滑轮就要多做额外功，滑轮多则绳子与滑轮间摩擦力大，也要多做额外功．在有用功相同时，额外功多，机械效率低．
（5）滑轮组的机械效率公式η====．
故答案为：（1）如上图所示；（2）0.044；81.7%；0.154；56%；（3）变小；（4）做的额外功不同；
（5）钩码重G；弹簧测力计示数F；．
点评：此题主要考查了滑轮组的组装以及滑轮组机械效率的计算，并且考查了物重对机械效率的影响．