Question

12．小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表：

实验次数	物重G/N	物体上升的高度h/cm	弹簧测力计的示数F/N	测力计移动的距离s/cm
1	6	3.0	2.5	9.1
2	6	5.0	2.5	17.2
3	6	8.0	2.5	24.0

（1）分析表中数据，回答以下问题：
①表中有一个数据的记录是错误的，错误的数据是17.2；
②第3次实验中滑轮组的机械效率是80%；
（2）小红在小明实验的基础上多使用了一个滑轮也做了实验，如图乙所示，
①小红多使用一个滑轮，目的是为了改变改变力的方向．
②当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，它们的机械效率相同吗？并阐述理由相同；若忽略绳重及摩擦，他们做的有用功和额外功相同．

Answer 1

分析 （1）①由甲滑轮组可知，绳子的有效股数均为3，分析表格中绳端移动的距离和物体上升高度之间的关系即可得出答案；
②根据滑轮组效率η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%求出第2次实验中滑轮组的机械效率；
（2）①由实验装置中拉力的方向不同可知，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由甲滑轮组可知，绳子的有效股数均为3，即测力计移动的距离是物体上升高度的3倍，因此错误的数据为17.2；
②第2次实验中滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{6N×0.08m}{2.5N×0.24m}$×100%=80%；
（2）①由实验装置可知，小红多使用一个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，他们做的有用功相同，额外功也一样，因此总功相同，也就是机械效率不变．
故答案为：
（1）①17.2；②80%；
（2）①改变力的方向；②相同；若忽略绳重及摩擦，他们做的有用功和额外功相同．

点评 （1）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．
（2）要是考虑绳重和摩擦力的话，绳重和动滑轮重都属于机械本身重力，摩擦力越大也会使吊起同样重的物体时使用的拉力越大，使机械效率降低，总的说，滑轮组的机械效率与物体重力、摩擦力、机械本身重力有关．要提高机械效率，应尽量减小摩擦和机械本身重力的同时，最大限度的增加被吊物体重力．