Question

7．在“测定滑轮组的机械效率”的实验中，所用装置如图所示．
（1）安装好实验器材后，记下钩码和拴住弹簧测力计的线端原先的位置，然后匀速向上提起弹簧测力计，读出弹簧测力计，测出钩码拴住弹簧测力计的线端上移的距离．
（2）某同学正确测得钩码上升的高度为O.2m，钩码重1.5N，其他被测和计算的数据如下表：

拉力F/N	拉弹簧秤的线端提升的距离s/m	有用功W/J	总功W/J
O.6	O.4	0.3	O.24

上表中肯定错误的数据是0.4和0.24，更正后滑轮组的机械效率为83.3%．
（3）若不考虑摩擦，用上述装置提起重15N的钩码，机械效率为η₁，；提起重3N的钩码，机械效率为η₂．则η₁小于η₂．（选填“大于”、“小于”或“等于”）

Answer 1

分析 （1）用滑轮组竖直提起物体时，拉力要竖直向上或竖直向下匀速直线运动．要测量滑轮组的机械效率，要用弹簧测力计测量物体重力和拉力、刻度尺测量物体上升的距离和绳端移动的距离．
（2）根据三段绳子承担物重，可判断拉力移动距离与钩码上升高度的关系，利用W=Fs可求出总功，这样就可以对照发现表格中的错误；根据η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$计算机械效率；
（3）对于同一滑轮组来讲，增大了钩码的重，相当于增加了有用功，这样可提高机械效率．

解答 解：
（1）实验中用滑轮组拉动物体上升时，绳端要竖直向上匀速直线拉动，匀速直线拉动时要读出弹簧测力计的示数，即绳端的拉力．
（2）由图可知，通过动滑轮绳子的段数n=3，
根据滑轮组的特点拉弹簧测力计的线端通过的距离s=3h=3×0.2m=0.6m；
有用功W_有=Gh=1.5N×0.2m=0.3J；
总功W_总=Fs=0.6N×0.6m=0.36J．因此可知，表中的数据中0.4和0.24是错误的；
更正后滑轮组的机械效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{0.3J}{0.36J}$×100%≈83.3%；
（3）因为同一滑轮组提升的物体越重，其机械效率越大，所以η₁＜η₂．
故答案为：
（1）匀速；弹簧测力计；
（2）0.4；0.24；83.3%；
（3）小于．

点评 实验中明确绕线方法，并根据绕线方法确定距离的关系，是本题的关键．明确绕线后，再通过分析和计算，即可对数据做出相应的判断．通过此题我们还应明确一点，就是同一滑轮组的机械效率与它提升的物重有关，物重越大，机械效率越高．