题目内容

11．在“探究哪些因素影响滑轮组的机械效率”的实验中，某小组利用如图A所示装置测得了四组数据，如下表所示．
试验次数钩码重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
1321.26
2351.215
3381.226
43101.230
（1）前三次实验中，第3（测力计移动的距离） 次实验数据明显出现错误，应当剔除．
（2）第四次实验中，有用功是0.3 J，滑轮组的机械效率为83.3%．
（3）根据以上信息，请判断：该小组设计这四次实验的目的是为了探究滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 是否有关．
（4）小红在以上实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验，如图B所示．
①小红多使用一个滑轮，目的是为了改变力的方向；
②当两位同学使用各自的滑轮组提升同一重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率相同 （填“相同”或“不相同”）．

分析 （1）要解决此题，需要掌握绳端移动距离与物体上升高度之间的关系：s=nh．
（2）掌握有用功、总功、机械效率的概念．在此题中有用功是克服钩码的重力做的功；总功时拉力F做的功；机械效率等于有用功与总功之比．
（3）要得出结论，需要注意分析表格中各数据，分析改变的量，机械效率的变化是由哪个物理量的变化引起的．
（4）①观察A和B图，根据滑轮的特点分析解答；
②由题，分析有用功和额定外功的变化情况，从而判断机械效率的变化情况．

解答 解：（1）前三次实验中，1、2两次实验绳端移动距离都是物体上升高度的3倍，可知此滑轮组由3段绳子承担物重，而第三次绳端移动距离与钩码上升高度的关系错误，所以应当剔除．
（2）第四次实验的钩码重G=3N，钩码上升高度h=10cm=0.1m．
所以有用功为：W有用=Gh=3N×0.1m=0.3J；
测力计示数即拉力为F=1.2N，绳端移动距离为s=30cm=0.3m
所以总功为：W总=Fs=1.2N×0.3m=0.36J；
所以机械效率为：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{0.3J}{0.36J}$×100%≈83.3%．
（3）由表格中数据可以看出，在4次实验中钩码上升的高度不断发生变化，所以是探究滑轮组机械效率与钩码上升的高度是否有关．
（4）①小红多使用一个滑轮，目的是为了改变力的方向；
②因为B图中增加的是一个定滑轮，且提起同一重物，提升相同高度时做的有用功相同，若忽略绳重及摩擦，额外功也相同，总功相同，故它们的机械效率相同．
故答案为：
故答案为：（1）3（测力计移动的距离）；
（2）0.3；83.3%；
（3）钩码上升的高度；
（4）①改变力的方向；②相同．

点评 本题是探究哪些因素影响滑轮组的机械效率的实验，考查了有用功、机械效率的计算以及控制变量法的应用，都是考试中常见的类型，要掌握好．

练习册系列答案
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1．下列说法中正确的是（　　）
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（2）请你根据表格中的实验数据，在图乙中作出重力随质量变化的图象．

次数1234
质量m/kg0.10.20.30.4
重力G/Nl234
（3）由图象可知：物体的重力跟物体的质量成正比．
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