Question

16．在“探究滑轮组机械效率”的实验中，某实验小组采用A、B两种绕线方式不同的滑轮组进行实验，如图所示发现了一些实际问题．
（1）小明设计记录数据的表格如下表，并在将实验操作过程中的数据填写在表格中，请完成表格中的①的计算结果：66.7%．

实验 次数	滑 轮 组	物块重 G/N	物块上升 的高度h/m	有用功 W有/J	拉力 F/N	弹簧测力 计移动的 距离s/m	总功 W总/J	机械 效率	机械效率的平均值
1	A	0.50	0.2	0.10	0.20	0.4	0.08	125%
2	A	1.90	0.2	0.38	0.95	0.4	0.38	100%
3	B	0.50	0.2	0.10	0.25	0.6	0.15	①
4	B	1.90	0.2	0.38	0.75	0.6	0.45	84.4%

小玲同学认为表格设计有问题，请你指出问题所在：表格中不应设计机械效率的平均值；（不说明理由）

（2）图甲B中为了测量绳子自由端的拉力F，小明同学认为应该在弹簧测力计静止时读数，小玲同学认为应该在缓慢匀速提升时读数，正确的是小玲（选填“小明”或“小玲”）同学的方法．
（3）实际中的机械效率＜　1（选填“＞”、“=”或“＜”），而表格中1、2两次实验的机械效率分别为125%和100%．这是什么原因？通过观察图乙和丙图，手持弹簧测力计在竖直方向时，发现指针的位置不同，乙图中指针在零刻线的下方．经过分析，找到了机械效率为125%和100%的原因是：用滑轮组A进行实验时，弹簧测力计的示数比细绳实际的拉力要小，用测量值计算出的总功比细绳实际拉力做的功要小，因此测得的机械效率比实际效率要高．
（4）实验总结：在测量滑轮组机械效率的实验中，考虑弹簧测力计对读数的影响，测拉力时，弹簧测力计一般要竖直向上匀速移动；若弹簧测力计倒置时测拉力，要先将指针调至零刻线处．

Answer 1

分析 （1）由表中数据，根据机械效率公式计算；根据滑轮组的机械效率表示机械性能的好坏，不同的滑轮组效率不同，同一滑轮组效率与提升的重物大小有关来分析；
（2）测量绳子自由端的拉力F，应该在缓慢匀速提升时读数，此时系统处于平衡状态，拉力才于测力计示数；如果在弹簧测力计静止时读数，则没有测量出绳子与轮间的摩擦力；
（3）要知道在使用滑轮组时，总要克服额外功，所以有用功总小于总功，所以机械效率总小于1．
由于弹簧测力计的弹簧测力计本身具有重力，所以如果物体的重力太小的话，造成的误差就会很大．
（3）由于测力计外壳本身有重力，造成乙图中指针在零刻线的下方，所以此时所测拉力偏小，据此分析；
（4）要知道竖直向上拉动测力计可以减少测力计本身对拉力的影响．

解答 解：（1）由表中数据，第3次实验的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}=\frac{0.1J}{0.15J}$×100%≈66.7%；
滑轮组的机械效率可以反映机械性能的好坏，不同的滑轮组机械效率一般不同，同一滑轮组的机械效率与提升的物重有关，故不能将机械效率取平均值；表格中不应设计机械效率的平均值；
（2）在图甲B中为了测量绳子自由端的拉力F，小玲同学认为应该在缓慢匀速提升时读数，此时系统处于平衡状态，此时测得的拉力才是准确的；如果在弹簧测力计静止时读数，则没有测量出绳子与滑轮间的摩擦力，拉力的测量值偏小，所以正确的是小玲同学的方法．
（3）实际中，由于额外功总是存在的，故有用功总小于总功，所以机械效率总小于1．
表格中1、2两次实验是用A滑轮组做的，拉力向下，由于测力计外壳本身受重力，在测量前指针在零刻线的下方，所以用A滑轮组做实验时，所测拉力偏小，计算出的总功也会偏小；根据η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%可知，有用功不变，总功偏小，测得的机械效率比实际效率要高．
（4）实验总结：在测量滑轮组机械效率的实验中，考虑弹簧测力计对读数的影响，测拉力时，弹簧测力计一般要竖直向上匀速移动；若弹簧测力计倒置时测拉力，要先将指针调至零刻线处．
故答案为：
（1）66.7%，表格中不应设计机械效率的平均值；（2）小玲；（3）＜；小；小；（4）上匀速．

点评 此题是测量滑轮组的机械效率．考查了机械效率的计算．同时考查了机械效率小于1的原因及实验过程中弹簧测力计对实验结果的影响．要注意测力计对总功的影响．