Question

13．某同学在做“测定滑轮组机械效率”的实验中
（1）他所准备的实验器材有：滑轮，细绳，铁架台，直尺，还需弹簧测力计和重物；
（2）实验中需要测的物理量有物重G、拉力F、重物上升高度h、绳子自由端移动距离S；
（3）该同学实验时，记录的数据在表格中，请认真填写所缺少的部分

物重/N	物体提高的高度/cm	弹簧测力计读数/N	绳自由端拉动距离/cm	有用功/J	总功/J	机械效率
50	10	20	30

（4）根据表中数据，在图29中画出该同学实验时滑轮组的连接图．
（5）实验中弹簧测力计应该在竖直方向做匀速直线运动．
（6）同学乙观察并分析了甲的实验后，认为甲的实验中，可少用一种器材，少测两个数据也能测出滑轮组的机械效率，通过和甲讨论并经过老师的认定，他的方案是可行的．请你分析一下，去掉的器材是什么？少测哪两个数据？
答：去掉刻度尺；
少测两个数据是重物上升高度h，绳子自由端移动距离s．

Answer 1

分析 （1）在实验中，需要的器材有刻度尺，钩码，弹簧秤，铁架台，一个定滑轮和一个动滑轮组成的两种绕法不同的滑轮组，细绳．
（2）在实验中需要测量的物理量有：物重，拉力，物体上升的高度，拉力移动的距离；
（3）W_有用=Gh，而W_总=Fs，滑轮组的机械效率公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%；
（4）由表中数据可知，绳自由端拉动的距离为物体提高的高度的3倍，所以绳子的股数为3股；
（5）用弹簧测力计时，只有在匀速拉动时，拉力的大小才是不变的，弹簧测力计的示数是不变的，才能快速准确测出拉力的大小．
（6）根据绳子的股数n，可以推出测力计移动的距离s与钩码上升的距离h的关系：s=nh，
滑轮组的机械效率公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{Gh}{Fnh}$×100%=$\frac{G}{nF}$×100%．

解答 解：（1）根据已准确的实验器材，实验中还需用弹簧测力计测量F和G，可知还需要弹簧测力计；
（2）据公式W_有用=Gh，W_总=Fs，需要测量的物理量为：距离与重力；
（3）W_有用=Gh=50N×0.1m=5J，W_总=Fs=20N×0.3m=6J，
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{5J}{6J}$×100%=83.3%；
（4）已知承重动滑轮绳子的股数为3股，如图所示：

（5）为准确测出拉力的大小，必须使弹簧测力计竖直向上匀速拉动物体；
（6）根据测力计移动的距离s和钩码上升的距离h的关系跟绳子股数n的关系式：s=nh，也可计算出机械效率．
故答案为：（1）弹簧测力计；（2）物重G；拉力F；重物上升高度h；绳子自由端移动距离S；（3）

物重/N	物体提高的高度/cm	弹簧测力计读数/N	绳自由端拉动距离/cm	有用功/J	总功/J	机械效率
50	10	20	30	5	6	83.3%

（4）见上图；（5）匀速直线；（6）刻度尺；重物上升高度h；绳子自由端移动距离s．

点评 本题主要考查了测定滑轮组机械效率的实验有关事项及其机械效率的计算与分析．