Question

1．如图，某实验小组进行测量滑轮组机械效率的实验，先用弹簧测力计测量钩码所受的重力G（如图甲），再按图乙所示的连接方式组装好滑轮组．
（1）图甲中弹簧测力计的示数为2N．
（2）图乙中，为了测量绳子自由端的拉力F，A同学认为应该在弹簧测力计静止时读数，B同学认为应该在缓慢匀速提升时读数，正确的是B（选填“A”或“B”）同学的方法．
（3）按照正确的测量方法，测出的拉力F与钩码所受重力G的大小，它们的大小关系为F＞（选填“＞”“＜”或“=”）　$\frac{1}{3}$G．
（4）提高此装置机械效率最简单的方法是增加物重．
（5）小组成员又正确测出了另外两个物理量，计算出了结果，老师说，“如果不测量这两个量，也可以计算出此装置的机械效率”，请用本实验中测出的物理量的字母写一个式子表示老师的这一句话：η=$\frac{G}{3F}$．

Answer 1

分析 （1）首先确定测力计的分度值，然后进行读数；
（2）在使用滑轮组时，滑轮组还要克服一些机械摩擦，所以要测量滑轮组的机械效率，需使物体上升进行读数；
（3）使用滑轮组时，拉力不仅要克服物体的重力，还要克服动滑轮的重力及机械摩擦；
（4）滑轮组的机械效率跟动滑轮的重、绳重、摩擦、提起物体的重有关，跟滑轮组的绕法、物体升高的距离等都没有关系；同一滑轮组，提起的物体越重，滑轮组的机械效率越高；
（5）使用滑轮组时，拉力通过的距离等于物体通过距离的绳子段数倍，根据机械效率公式推导滑轮组的机械效率的表达式．

解答 解：
（1）由图知，测力计的分度值为0.2N，所以其示数为2N；
（2）为了测量滑轮组提升物体时的机械效率，所以需在缓慢匀速提升时读数，B同学正确；
（3）由图知，滑轮组由3段绳子承担物重，所以F=$\frac{1}{3}$G，但其成立的条件是不考虑机械自重和摩擦．若考虑的话拉力F大于$\frac{1}{3}$G；
（4）有用功与总功的比值是滑轮组的效率，总功等于有用功与额外功的和，减小额外功可以提高滑轮组的机械效率，减小动滑轮的重量、减小绳重和摩擦可以减小额外功，可以提高滑轮组的效率；
（5）由图可知，通过动滑轮绳子的段数n=3，所以s=3h，
钩码重为G，拉力的示数为F，则滑轮组的机械效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{Fnh}$=$\frac{G}{nF}$=$\frac{G}{3F}$．
故答案为：（1）2；（2）B；（3）＞；（4）增加物重；（5）$\frac{G}{3F}$．

点评 本题测量滑轮组机械效率的实验，考查了实验注意事项、弹簧测力计读数、机械效率的计算以及影响因素的理解，都是常考问题要掌握好．