Question

17．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，小明同学利用图甲所示的滑轮组进行了三次实验，收集的数据如下表：

实验次数	物重G/N	物体上升 高度h/cm	弹簧测力计 移动距离s/cm
1	6	3	9
2	6	5	15
3	6	18	54

（1）分析表中数据，回答以下问题：
①如图甲，第1次实验测力计示数是2.5N；
②第3次实验中滑轮组的机械效率是80%；
③滑轮组的机械效率与提升高度无关．
（2）如图乙，小张同学增加一个滑轮重复上述实验．
①小张多使用一个滑轮，目的是为了改变力的方向；
②两位同学用各自的滑轮组提升相同的重物，绳重及摩擦不计，两个滑轮组的机械效率相同（选填“相同”或“不相同”）．

Answer 1

分析 （1）①根据弹簧测力计的分度值读出第1次实验测力计示数；
②图中滑轮组提升物体的重力不变，则绳子的拉力不变，根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%求出第3次实验中滑轮组的机械效率；
③再根据效率公式求出第1次和第2次实验中滑轮组的机械效率，然后得出滑轮组机械效率与物体上升的高度关系；
（2）①由实验装置可知，小红多使用一个滑轮的目的；
②计算滑轮组的机械效率时，若忽略绳重及摩擦，则额外功就是提升动滑轮所做的功．

解答 解：（1）①由图甲可知，弹簧测力计的分度值为0.1N，第1次实验测力计示数是2.5N；
②图中滑轮组提升物体的重力不变，则绳子的拉力不变，即拉力的大小2.5N不变，
第3次实验中滑轮组的机械效率：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{6N×0.18m}{2.5N×0.54m}$×100%=80%；
③第1次实验中滑轮组的机械效率：η₁=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{G{h}_{1}}{{F}_{1}{s}_{1}}$×100%=$\frac{6N×0.03m}{2.5N×0.09m}$×100%=80%，
第2次实验中滑轮组的机械效率：η₂=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{G{h}_{2}}{F{s}_{2}}$×100%=$\frac{6N×0.05m}{2.5N×0.15m}$×100%=80%，
三次实验中其它因素相同，只是物体提升的高度不同，但滑轮组的机械效率相同，故可得结论：滑轮组的机械效率与物体提升的高度无关；
（2）①定滑轮的作用是改变力的方向；
②这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，因为物重和动滑轮重相同，由η=$\frac{G}{G+{G}_{动}}$知，机械效率相同．
故答案：
（1）①2.5；②80%；③提升高度；
（2）①改变力的方向；②相同．

点评 滑轮组的机械效率和物体重、动滑轮重有关，如果动滑轮重不变，物体越重，机械效率越高；如果物体重不变，动滑轮越重，机械效率越低．