Question

5．在“测定动滑轮机械效率”的实验中，小明用如图所示的动滑轮提升钩码，不计绳重及摩擦，改变钩码的数量，正确操作后，记录的实验数据如表：

实验 序号	钩码重G/N	钩码上升的高度 h/cm	拉力F/N	绳端移动的距离s/cm
①	1.0	20.00	0.7	40.00
②	2.0	20.00	1.2	40.00
③	3.0	20.00	1.7	40.00

（1）实验时，用手竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下的钩码缓缓上升．
（2）第①次实验时，测得动滑轮的机械效率为71.4%．
（3）第②次实验时，若钩码静止，拉力F的大小会等于（选填“大于”、“小于”或“等于”）1.2N．
（4）第③次实验时，若钩码上升的速度为0.05m/s，则拉力F的功率为0.17W．
（5）由表中实验数据，可以求得动滑轮重为0.4N．
（6）由表中实验数据分析可知，同一动滑轮，所提升物重增大，机械效率将增大（选填“增大”、“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）在实验中，为了正确测出拉力的大小，应拉动弹簧测力计匀速上升；
（2）根据表中实验数据，利用η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$求出动滑轮的机械效率；
（3）若钩码静止，装置仍处于平衡状态，因为不计绳重及摩擦，所以拉力大小不变；
（4）拉力的功率即总功的功率，根据承担物重的绳子段数得出绳端移动的速度，根据P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv计算拉力的功率；
（5）不计绳重及摩擦，根据F=$\frac{1}{n}$（G+G_动）的变形公式计算动滑轮重力；
（6）由表中实验数据分析，机械效率的变化和物重变化的关系．

解答 解：（1）在实验时，要准确地测量绳端的拉力，应用手竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下的钩码缓缓上升．
（2）由表中实验数据可知，第①次实验测得动滑轮的机械效率：
η₁=$\frac{{G}_{1}{h}_{1}}{{F}_{1}{s}_{1}}$=$\frac{1N×0.2m}{0.7N×0.4m}$×100%≈71.4%；
（3）若钩码静止，装置仍处于平衡状态，因为不计绳重及摩擦，所以拉力大小不变，等于1.2N．
（4）动滑轮承重的绳子段数n=2，
则绳子自由端移动的速度：v_绳=2v_钩码=2×0.05m/s=0.1m/s，
第③次实验时，拉力的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv_绳=1.7N×0.1m/s=0.17W；
（5）在第①次实验中，G=1N，F=0.7N，
不计绳重及摩擦，根据F=$\frac{1}{n}$（G+G_动）可得动滑轮的重力：
G_动=nF-G=2×0.7N-1N=0.4N；
（6）根据表格数据可知，②③两次实验动滑轮的机械效率分别为：
η₂=$\frac{{G}_{2}{h}_{2}}{{F}_{2}{s}_{2}}$=$\frac{2N×0.2m}{1.2N×0.4m}$×100%≈83.3%；
η₂=$\frac{{G}_{3}{h}_{3}}{{F}_{3}{s}_{3}}$=$\frac{3N×0.2m}{1.7N×0.4m}$×100%≈88.2%；
根据三次的机械效率及物重的变化可得：同一动滑轮，所提升物重增大，机械效率将增大．
故答案为：
（1）竖直向上匀速；（2）71.4%；（3）等于；（4）0.17；（5）0.4；（6）增大．

点评 本题是测量滑轮组的机械效率，首先要熟练掌握机械效率的公式，会利用公式进行计算；同时考查了影响机械效率大小的因素及有关功率的计算，注意公式的推导．