Question

3．（一）联合国决定每年3月22日为国际水资源日．某课外兴趣小组的同学对学校自来水的密度进行了测量．
（1）某同学将天平放在水平桌面上，游码移到标尺左侧的零刻度线，然后调节平衡螺母使指针指在分度盘中央．
（2）实验正确操作，测出自来水和杯子总质量为118.8g，将部分水倒入量筒，如图甲所示，测出剩余自来水和杯子的质量，如图乙所示，自来 水的密度为1.01×10³kg/m³．
（3）在向量筒倒入自来水时，如果不慎有水溅出，则测出的自来水密度会偏大（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）．

（二）在“测量滑轮组的机械效率”的实验中．某组同学用同样的滑轮安装了如图丙、丁所示的 滑轮组．实验测得的数椐如表所示．

次数	物体的重力 G/N	提升高度 h/m	拉力 F/N	绳端移动的距离s/m	机械效率 η
1	2	0.1	1	0.3	66.7%
2	3	0.1	1.4	0.3	71.4%
3	4	0.1	1.8	0.3	74.1%
4	2	0.1	1.5	0.2

（1）表格内的第4次实验中应补充的数据是66.7%（结果精确到0.1%）．这次数据是用图中丁（填“丙”或“丁”）所示的滑轮组测得的．
（2）分析比较第123次实验数据可以判定，若要增大滑轮组的机械效率，应该增大物体的重力．在第1次实验中，拉力F所做的额外功为0.1J．
（3）某同学认为，使用相同的滑轮所组成的滑轮组提升同一个重物时，越省力的滑轮组其机械效率越大，他的想法正确吗？不正确．请你利用补充完整后的表格中的数据说明你的判断：第1次比第4次省力，但两次的机械效率却相同．

Answer 1

分析 （一）（1）实验前，调节平衡螺母使天平平衡；
（2）根据图甲读出水的体积；根据图乙读出剩余自来水和杯子的总质量，注意标尺的分度值；计算出量筒中自来水的质量，根据ρ=$\frac{m}{V}$计算出自来水的密度；
（3）如量筒内有水溅出，则所测水的体积会偏小，从而可得出密度的大小偏差；
（二）（1）根据η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$求出第4次实验的机械效率；然后根据s=nh求出提升物体绳子的条数，从而确定滑轮组的装置；
（2）比较第1、2、3次实验数据，钩码升高的距离相同，绳子自由端移动的距离相同，说明使用的是同一装置，所做的额外功相同，提起的重物不同，机械效率不同据此得出结论．
先根据W_有=Gh和W_总=Fs求出有用功和总功，然后根据W_总=W_有+W_额即可求出拉力所做的额外功；
（3）比较1、4次实验数据进行分析，并得出相应的结论．．

解答 解：（一）（1）将天平放在水平桌面上，游码移到左侧的零刻度线，然后调节平衡螺母使横梁平衡；
（2）由图甲知，量筒中水的体积为V=60cm³；由图乙知，标尺的分度值为0.2g，剩余水和烧杯的总质量为50g+5g+3.2g=58.2g；
量筒中自来水的质量m=118.8g-58.2g=60.6g；
自来水的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{60.6g}{60c{m}^{3}}$=1.01g/cm³=1.01×10³kg/m³．
（3）在向量筒倒入自来水时，如果不慎有溅出，则所测自来水的体积偏小，由ρ=$\frac{m}{V}$，测出自来水的密度会偏大；
（二）（1）第4次实验的机械效率：η═$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{2N×0.1m}{1.5N×0.2m}$×100%≈66.7%；
由s=nh可得，n=$\frac{s}{h}$=$\frac{0.2m}{0.1m}$=2，而图乙中提升物体绳子条数为2，故选择装置丁；
（2）比较第1、2、3次实验数据可知，对于同一滑轮组，物重越大，滑轮组的机械效率越高，因此增大物体的重力可以提高滑轮组的机械效率；
根据第1次实验数据可知，W_有=Gh=2N×0.1m=0.2J；
W_总=Fs=1N×0.3m=0.3J；
由W_总=W_有+W_额可得，W_额=W_总-W_有=0.3J-0.2J=0.1J；
（3）不正确；比较第1、4次实验数据可知，第1次比第4次省力，但两次的机械效率却相同．
故答案为：（一）（1）平衡螺母；（2）1.01×10³；（3）偏大；
（二）（1）66.7%；丁；（2）增大物体的重力；0.1；（3）不正确；第1次比第4次省力，但两次的机械效率却相同．

点评 （1）关于液体密度的测量，主要考查了天平、量筒的使用读数及液体密度的测量方法和密度计算，并能够根据测量状态分析测量误差；
（2）关于探究影响滑轮组机械效率因素的实验，要知道物体越重，做的有用功越多，机械效率越高；动滑轮越多，所做的额外功越多，滑轮组的机械效率越低．