Question

8．在“测滑轮组机械效率”的实验中，先用弹簧测力计测量钩码所受的重力G，再按如图所示连接方式线装好滑轮组，并分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置．
（1）为了测量绳子自由端的拉力F，应该在弹簧测力计缓慢匀速提升（填“缓慢匀速提升”或“静止”）时读数
（2）按照正确的测量方法，测出拉力F与钩码所受重力G的大小关系为F＞（选填“＞”、“=”或“＜”）$\frac{G}{3}$．
（3）实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置，是为了测量钩码和弹簧测力计移动的距离，从而计算有用功和总功；
（4）某实验小组用同一滑轮组提升不同的钩码，分别做了三次实验，实验数据记录在表中：

次数	钩码重/N	钩码上升的距离/m	弹簧测力计的示数/N	弹簧测力计上升的距离/m	机械效率
1	2	0.1	1.0	0.3	66.7%
2	4	0.1	1.7	0.3	78.4%
3	6	0.1	2.4	0.3

①在第3次测量中，滑轮组做的有用功是0.6J，机械效率为83.3%；
②分析表中数据可得出：同一滑轮组，提升钩码越重，机械效率越高（选填“高”或“低”）

Answer 1

分析 （1）要正确测量拉力，需竖直向上匀速拉动测力计；
（2）使用滑轮组时，拉力不仅要克服物体的重力，还要克服动滑轮的重力及机械摩擦；
（3）要测滑轮组的机械效率，需测出G、h、F、s，根据公式η=$\frac{Gh}{Fs}$×100%计算；所以需要测量钩码和弹簧测力计移动的距离，从而计算有用功和总功；
（4）①根据W_有用=Gh计算出有用功，根据W_总=Fs计算出总功，有用功与总功之比可得机械效率；
②分析表格中数据，得出机械效率与钩码重力的关系．

解答 解：
（1）测绳端拉力F 时，应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数；
（2）由图知，滑轮组由3段绳子承担物重，所以F=$\frac{G}{3}$，但其成立的条件是不考虑机械自重和摩擦．若考虑的话拉力F大于$\frac{G}{3}$；
（3）为了测量钩码和弹簧测力计移动的距离，从而计算有用功和总功，应分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置；
（4）①由第三组数据知，W_有用=Gh=6N×0.1m=0.6J；W_总=Fs=2.4N×0.3m=0.72J；
则η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{0.6J}{0.72J}$×100%≈83.3%；
②由表格中数据可知，同一滑轮组，被提升的钩码越重，机械效率越高．
故答案为：（1）缓慢匀速提升；（2）＞；（4）钩码和弹簧测力计移动的距离；（4）①0.6；83.3%；②高．

点评 此题是测量滑轮组的机械效率实验，主要考查了有关滑轮组机械效率的计算，以及影响滑轮组机械效率的因素．