Question

11．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用如图所示的同一滑轮组分别做了三次实验，实验数据记录如下：

实验次数	钩码重/N	钩码上升的距离/cm	弹簧测力计的读数/N	弹簧测力计上升的距离/cm	机械效率
1	2	8	0.8	24	83.3%
2	4	5	1.5	15	①
3	6	10	②	③	90.9%

（1）请将表中标有①、②和③的空格处补充完整？
（2）在实验操作中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计．
（3）分析实验数据，同一滑轮组的机械效率主要与提起的物重有关．
（4）不同滑轮组的机械效率还与动滑轮的重力有关．

Answer 1

分析 （1）根据表中实验数据应用效率公式求出滑轮组效率，应用功的计算公式求出有用功与总功．
（2）用滑轮组竖直拉动物体时，绳子自由端都要匀速竖直向上或竖直向下运动．
（3）滑轮组的机械效率跟动滑轮的重、绳重、摩擦、提起物体的重有关，跟滑轮组的绕法、物体升高的距离等都没有关系．同一滑轮组，提起的物体越重，滑轮组的机械效率越高．
（4）滑轮组的机械效率还与动滑轮的重力有关．

解答 解：（1）由表中实验数据可知，第2次实验时滑轮组效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{4N×0.05m}{1.5N×0.15m}$×100%≈88.9%．
②第3次实验：W_总′=$\frac{{W}_{有}′}{η′}$=$\frac{6N×0.1m}{90.9%}$=0.66J．
如图，物体由三段绳子承担，所以绳子自由端移动的距离是：
s'=3h=3×0.1m=0.3m=30cm，
由W=Fs得，
拉力是：F′=$\frac{{W}_{总}′}{s′}$=$\frac{0.66J}{0.3m}$=2.2N．
（2）如图用滑轮组竖直拉动物体时，绳子自由端都要匀速竖直向上拉动．
（3）由表中实验数据可知，同一滑轮组提起的物体越重，滑轮组的机械效率越高，所以同一滑轮组的机械效率主要于提起的物重有关．物重越大，所做有用功越多，有用功占总功的比越大，滑轮组效率越高．
故答案为：（1）①88.9%；②2.2；③30；（2）匀速；（3）提起的物重；（4）动滑轮的重力．

点评 （1）掌握滑轮组机械效率高低的影响因素，利用控制变量法探究滑轮组的机械效率的影响因素．
（2）使用滑轮组拉动物体竖直运动时，绳子自由端要匀速竖直向上或竖直向下拉动；使用滑轮组拉动物体水平运动时，绳子自由端要匀速水平向左或水平向右拉动．