Question

10．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，某小组利用如图所示装置测得了四组数据，如表．    

实验次数	钩码重G/N	钩码上升的高度h/cm	测力计的示数F/N	测力计移动的距离s/cm
1	3	2	1.2	6
2	3	5	1.2	15
3	6	10	2.2	26
4	12	10	4.2	30

（1）实验中应该竖直向上匀速拉动弹簧测力计，并且要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置，是为了测量钩码上升的高度和测力计移动的距离．
（2）前三次实验中，第3次实验数据明显出现错误，应当剔除．
（3）第四次实验中，有用功是1.2J，总功是1.26J，滑轮组的机械效率为95.2%．（保留一位小数）
（4）根据以上信息，可见滑轮组的机械效率与物重有关，增加物重可以提高机械效率．

Answer 1

分析 （1）实验过程中要缓慢匀速直线拉动弹簧测力计，弹簧测力计示数不变，便于读数；
要测滑轮组的机械效率，需测出G、h、F、s，根据公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$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；
（2）分析表格中，每次滑轮组绳子的有效股数即可判断前三次实验中不合理的实验数据；
（3）根据W=Gh求出有用功，根据W=Fs求出总功，利用η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$求出第四次实验中滑轮组的机械效率；
（4）根据表中数据，分别计算出三次实验的机械效率，即可得出结论；
使用滑轮组时，做的额外功不变，增加钩码的重，增大了有用功，因此机械效率会变大．

解答 解：
（1）实验中要竖直缓慢向上匀速拉动弹簧测力计，弹簧测力计示数不变，便于读数；
实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置，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；
（2）由表中1、2、4组实验数据可知，测力计移动距离是物体上升高度的3倍，由此可知滑轮组承重绳子的有效股数n=3，由表中第3组实验数据可知，物体上升高度为10cm，测力计移动距离应该是30cm，而不是26cm，所以应当剔除；
（3）第四次实验中，
有用功是W_有=Gh₄=12N×0.1m=1.2J，
总功是W_总=Fs₄=4.2N×0.3m=1.26J，
滑轮组的机械效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{1.2J}{1.26J}$×100%≈95.2%；
（4）由表中实验数据可知，重物重力相同而重物被提升的高度不同，滑轮组的机械效率相同，由此可知：滑轮组的机械效率与物体提升的高度无关，与提升的物重有关；使用滑轮组时，做的额外功不变，增加钩码的重，增大了有用功，则有用功占总功的比例增大，也就是机械效率变大．
故答案为：（1）竖直向上匀速；钩码上升的高度；测力计移动的距离；（2）3；（3）1.2；1.26；95.2%；（4）物重；增加物重．

点评 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．