Question

某小组使用几个相同的滑轮分别进行了机械效率的测定，每次实验中都提升同样重的钩码，并保证测力计拉升相同的距离．如图．他们将测得钩码重G、拉力F、钩码上升的高度h、测力计移动的距离s，并将计算出机械效率η数据一并记入下表：

次序	G/N	F/N	h/m	s/m	η
1	2	2.1	30	30	95.2%
2	2	1.2	18	30	100%
3	2	0.9	10	30	★

（1）实验中应注意让测力计沿竖直方向做

匀速直线

运动．
（2）该小组同学发现，第2次实验中的机械效率为100%，这明显违反常理．通过重做实验，发现有一个数据测量错误，该数据是

30

，实际值应为

36

．改正错误数据后，重新计算该次的机械效率应为

83.3%

．
（3）实验1中的有用功是

0.6

J，表格中数据★=

74.1%

；
（4）比较实验1、2，两次实验机械效率不同的主要原因是

动滑轮有重力

；
（5）比较实验2、3，影响这两次实验机械效率不同的主要因素是

摩擦力不同

，使用滑轮组的优点是

可以省力或改变用力的方向

．
（6）若利用装置3继续探究机械效率与所提钩码重的关系，主要的操作步骤是：

使用装置3提升重力不同的钩码，使提升钩码的高度相同，测出测力计的拉力，然后由效率公式求出滑轮组效率，最后比较滑轮组效率大小，得出结论

．

Answer 1

分析：（1）当弹簧测力计沿竖直方向匀速运动时，拉力做的功转化物体的重力势能，不改变物体的动能．
（2）动滑轮承重绳子的股数n=2，据此分析表中实验数据，然后应用s=nh、效率公式答题．
（3）根据表中实验数据，应用功的计算公式、效率公式求出有用功与滑轮组的效率．
（4）实验1、2的最大不同是滑轮的性质不同，1为定滑轮，2为动滑轮，而动滑轮的重是产生额外功的主要原因之一，据此可进行分析；
（5）实验2、3中虽然承担物重的绳子的段数不同，但这不是影响机械效率的主要原因，这里主要原因应该是滑轮组不同的组成，使摩擦的大小发生了改变，从而影响了机械效率；滑轮组的优点有两个方面，即可以省力，有时也可同时改变用力方向．
（6）探究机械效率与所提钩码重的关系，应控制滑轮组、提升重物的高度相同而钩码重力不同．

解答：解：（1）实验中应注意让测力计沿竖直方向做匀速直线运动．
（2）动滑轮承重绳子的股数n=2，钩码上升高度h=18cm，则测力计移动距离s=nh=2×18cm=36cm，
由表中实验数据可知，第2次实验时，数据30错误，实际值为36，滑轮组的机械效率：
η₂=

W2有用

W2总

×100%=

G2h2

F2s2

×100%=

2N×0.18m

1.2N×0.36m

×100%≈83.3%；
（3）由表中实验数据可知，W_1有用=G₁h₁=2N×0.3m=0.6J，
第三次实验时滑轮组效率：η₃=

W3有用

W3总

×100%=

2N×0.1m

0.9N×0.3m

×100%≈74.1%；
（4）由图示滑轮与表中实验数据可知，第1与第2次实验相比，第2次实验中滑轮为动滑轮，因此，由于动滑轮重力的存在，使额外功增加，机械效率降低
（5）由图示滑轮组与表中实验数据可知，第2、3两次实验相比较，滑轮组的绕绳方法不同，使得其摩擦力的大小不同，这是造成其机械效率不同的主要因素；使用滑轮组可以省力，也可以改变用力的方向．
（6）探究机械效率与所提钩码重的关系的实验步骤为：使用装置3提升重力不同的钩码，使提升钩码的高度相同，测出测力计的拉力，然后由效率公式求出滑轮组效率，最后比较滑轮组效率大小，得出结论．
故答案为：（1）匀速直线；（2）30；36；83.3%；（3）0.6；74.1%；（4）动滑轮有重力；（5）摩擦力不同；可以省力或改变用力的方向．（6）使用装置3提升重力不同的钩码，使提升钩码的高度相同，测出测力计的拉力，然后由效率公式求出滑轮组效率，最后比较滑轮组效率大小，得出结论．

点评：本实验是探究滑轮组机械效率的基本实验，主要掌握机械效率公式的合理运用和影响机械效率大小的因素分析．要明确：影响机械效率大小的因素主要有三方向，分别是动滑轮的重力、摩擦、绳重，据此结合实验图可对题目中的考查内容做出正确的判断．