Question

5．在“探究影响滑轮组机械效率因素”的试验中，某同学用如图所示的滑轮组做了四次实验，实验数据如下：

实验次数	钩码重	钩码提升的高度	测力计的读数	测力计移动的距离	有用功（J）	总功（J ）	机械效率
1	4N	9cm	2.2N	27cm	0.36	0.59	60.0%
2	8N	8cm	3.8N	24cm	0.64	0.912	70.2%
3	12N	6cm	5N	18cm	a	b	c
4	12N	6cm	4N	24cm	0.72	0.96	75%

（1）写出表中A、B、C空格处的数据：a．0.72J，b．0.9J，c．80%．
（2）在实验操作中，要求匀速拉动弹簧测力计，使示数稳定便于读数．
（3）分析第1、第2、第3次实验的数据，可得出用同一套轮滑组提升重物时的机械效率主要与重物（钩码）有关，因为重物（钩码）增加有用功增加，而额外功几乎不变，机械效率增大．
（4）分析第3、4次实验的数据，可得出用不同轮滑组提升相同的重物时，机械效率还与动滑轮的重力大小（个数）、与摩擦力的大小有关．

Answer 1

分析 （1）要解决此题，需要会进行W_有用=Gh，W_总=Fs的计算；掌握机械效率的概念，知道机械效率是有用功与总功之比，知道η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$．
（2）要掌握绳端拉力的测量，为正确测量拉力，需使测力计做匀速直线运动．
（3）在动滑轮重相同时，所做额外功相同，提起的物体越重，做的有用功越大，机械效率越高．
（4）动滑轮个数增加，提升滑轮就要多做额外功，滑轮多则绳子与滑轮间摩擦力大，也要多做额外功．在有用功相同时，额外功多，机械效率低；
在动滑轮重相同时，所做额外功相同，提起的物体越重，做的有用功越大，机械效率越高．

解答 解：（1）W_有用=Gh=12N×0.06m=0.72J，
W_总=Fs=5N×0.18m=0.9J，
η₃=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{0.72J}{0.9J}$=80%
（2）为准确测量绳端拉力，需竖直向上匀速拉动测力计．
（3）由第1、第2、第3次实验的数据可得：使用同一滑轮组，物体越重，滑轮组的机械效率越高，所以滑轮组的机械效率与被提升的物重有关，原因是重物（钩码）增加有用功增加，而额外功几乎不变，机械效率增大．
（4）分析第3、4次实验的数据，可得出用不同轮滑组提升相同的重物时，滑轮组的机械效率还与动滑轮的重力大小（个数）、与摩擦力的大小有关．；
故答案为：（1）0.72；0.9；80%；（2）匀速；（3）重物（钩码）；重物（钩码）增加有用功增加，而额外功几乎不变，机械效率增大；（4）动滑轮的重力大小（个数）、与摩擦力的大小．

点评 在此实验中，对滑轮组的分析、机械效率公式的运用是实验的基础，同时，实验中分别探究了机械效率高低与动滑轮个数、提升物体重力等多个量的关系，因此，控制变量法的运用也十分关键．