Question

8．下面是小华和小明设计的“测量滑轮组的机械效率”的实验．
（1）他们用弹簧测力计测钩码重量时的情形分别如图甲、乙所示，你认为甲是正确的（选填“甲”或“乙”）．

物理量	实验1	实验2	实验3
钩码重G/N	4	4	6
钩码上升的高度h/m	0.1	0.1	0.1
绳端拉力F/N	2.0	1.4	2.8
绳端移动距离s/m	0.3	0.5	0.3
机械效率η	67%

（2）他们采用如图丙、丁所示的实验装置正确进行实验后，测得如表中的实验数据．
①通过分析表中数据可知，实验1是用丙图所示的装置做的实验；实验2的机械效率约为57%．
②通过对实验1和实验2的数据对比分析可得出结论一：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越低．
③比较实验1和实验3可得出正确的结论二：使用同一滑轮组，增大提升的物重可以提高滑轮组的机械效率．

Answer 1

分析 （1）弹簧测力计在使用时，力的方向应与弹簧的轴线一致．
（2）①通过观察承担物重的绳子的段数，再分析表格中s与h的关系，可判断哪是用图甲、图乙的装置进行的实验，再根据η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$求出实验2和实验3的机械效率；
②比较实验1和2的条件和机械效率大小，可得出动滑轮个数多少对滑轮组机械效率的影响；
③比较实验1和3的条件和机械效率大小，可得出提升物体的重力大小对滑轮组机械效率的影响．

解答 解：
（1）弹簧测力计在测重力时应沿竖直方向使用，故选甲．
（2）①实验1中，h₁=0.1m，s₁=0.3m，所以n₁=$\frac{{s}_{1}}{{h}_{1}}$=$\frac{0.3m}{0.1m}$=3，故实验1是用丙图所示的装置做的实验；
实验2中，h₂=0.1m，s₂=0.5m，所以n₂=$\frac{{s}_{2}}{{h}_{2}}$=$\frac{0.5m}{0.1m}$=5，故实验2是用丁图所示的装置做的实验；
实验2的机械效率约为：η₂=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{{G}_{2}{h}_{2}}{{F}_{2}{s}_{2}}$=$\frac{4N×0.1m}{1.4N×0.5m}$×100%≈57%；
实验3中，h₃=0.1m，s₃=0.3m，所以n₃=$\frac{{s}_{3}}{{h}_{3}}$=$\frac{0.3m}{0.1m}$=3，故实验3是用丙图所示的装置做的实验；
实验3的机械效率约为：η₃=$\frac{{W}_{有}′}{{W}_{总}′}$=$\frac{{G}_{3}{h}_{3}}{{F}_{3}{s}_{3}}$=$\frac{6N×0.1m}{2.8N×0.3m}$×100%≈71%；
②实验1和2中，提升的重物相同，滑轮组不同，动滑轮的个数不同，实验2的机械效率低于实验1，因此可得出：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越低；
③实验1和3中，滑轮组相同，提升的重物不同，实验3提升的物重大于实验1，机械效率也更高，因此可得出：使用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高．
故答案为：（1）甲；（2）①丙；57%；②越低；③增大提升的物重．

点评 在此实验中，对滑轮组的分析、机械效率公式的运用和弹簧测力计的正确使用是实验的基础，同时，实验中分别探究了机械效率高低与动滑轮个数、提升物体重力等多个量的关系，因此，控制变量法的运用也十分关键．