Question

3．小静测量滑轮组的机械效率，使用如图所示的装置，图中钩码重2N，竖直向上拉弹簧测力计使钩码匀速从图甲上升到图乙的位置，上升过程中弹簧测力计的指针一直指在图丙所示的刻度．
（1）请将实验表格填写完整：

钩码重G（N）	弹簧测力计的示数F（N）	钩码上升高度h（m）	弹簧测力计移动距离s（m）	有用功 W有（J）	总功 W总（J）	机械效率 η
2	0.8	0.1	0.3	0.2	0.24	83.3%

（2）小静继续利用如图丁研究提高滑轮组的机械效率的方法，实验数据如表，

钩码重G（N）	弹簧测力计的示数F（N）	钩码上升高度h（m）	弹簧测力计移动距离s（m）	有用功 W有（J）	总功 W总（J）	机械效率 η
4	1.5	0.1	0.3	0.4	0.54	88.9%
6	2.2	0.1	0.3	0.6	0.66	90.9%

由实验数据可得出结论：使用同样的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率越高．
（3）若小静改用二个动滑轮二个定滑轮来提升原来的重物，如图丁，则弹簧秤的示数将变小（填变大、变小、不变）；但由于动滑轮自重增大，对动滑轮所做的额外功增大（选填“增大”或“减小”），此时滑轮组机械效率将变小（填变大、变小、不变）．

Answer 1

分析 （1）在读取实验数据时，根据图中钩码和绳子自由端在提升前后的高度之差来得出其被提升的高度，读取弹簧测力计时要看清分度值，通过公式W_有=Gh和W_总Fs求出有用功和总功，最后通过公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$求出机械效率；
（2）用同样的滑轮组，额外功相同，被提升的物体越重，所做的有用功越多，有用功占总共功的比值越大，则机械效率越高；
（3）①改用二个动滑轮二个定滑轮来提升原来的重物，与动滑轮相连的绳子段数多了，比以前更省力；
②影响滑轮组机械效率的因素有被提升物体的重力、动滑轮重力、绳子重力和摩擦等，提升物体重力不变，动滑轮重力增大了，机械效率减小了．

解答 解：
（1）①由丙图可知，弹簧测力计的分度值为0.1N，拉力F=0.8N，
②由甲乙两图可知，物体上升的高度h=0.1m，
③滑轮组绳子的有效股数n=3，
绳子自由端移动的距离s=nh=3×0.1m=0.3m，
④有用功W_有=Gh=2N×0.1m=0.2J，
⑤总功W_总=Fs=0.8N×0.3m=0.24J，
⑥滑轮组的机械效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{0.2J}{0.24J}$≈83.3%，
如下表所示：

钩码重G（N）	弹簧测力计的示数F（N）	钩码上升高度h（m）	弹簧测力计移动距离s（m）	有用功 W有（J）	总功 W总（J）	机械效率 η
2	0.8	0.1	0.3	0.2	0.24	83.3%

（2）从表格中数据可以看出，提升物体的重力逐渐变大，其机械效率逐渐增大，故可以得出：使用同一滑轮组提升重物时，被提升物体所受重力越大，滑轮组的机械效率越高；
（3）改用二个动滑轮二个定滑轮来提升原来的重物，与动滑轮相连的绳子段数n多了，根据滑轮组的省力公式F=$\frac{1}{n}$G_总可知，比以前更省力了，弹簧测力计的示数变小了；提升物体重力不变，动滑轮重力增大了，克服动滑轮重力做的额外功增大了，所以机械效率变小了．
故答案为：（1）见上表；（2）高；（3）变小；增大；变小．

点评 本题考查了测量滑轮组机械效率的实验，涉及到物体上升高度和弹簧测力计的读数，绳子拉力和有用功、总功、机械效率的计算，判断滑轮组效率如何变化，应用效率公式即可正确解题．