Question

15．小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表：

实验次数	物重G/N	物体上升的高度h/cm	测力计的示数F/N	测力计移动的距离s/cm
1	6	3	2.5	9
2	6	5	2.5	17
3	6	8	2.5	24

（1）分析表中数据，回答以下问题：
①在测量测力计移动的距离时，有一个数据的记录错误，错误的数据是17，应改为15；
②第3次实验中滑轮组的机械效率是80%；
③由表格中的数据可知：滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关．
（2）小红在小明实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验，如图乙所示．小红多使用一个滑轮，目的是为了改变拉力的方向；
②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率相同（选填“相同”或“不相同”）．

Answer 1

分析 （1）①由图甲所示滑轮组求出滑轮组承重绳子的有效股数，根据s=nh分析答题；
②根据表中实验数据，应用效率公式求出滑轮组的机械效率；
③分析表中实验数据，根据实验控制的变量与实验数据，得出实验结论；
（2）①由实验装置可知，小红多使用一个滑轮的目的；
②计算滑轮组的机械效率时，若忽略绳重及摩擦，则额外功就是提升动滑轮所做的功．

解答 解：
（1）①由图甲所示滑轮组可知，滑轮组承重的绳子有效股数n=3；
由表中实验数据可知，第2次实验时，钩码上升高度为5cm，则测力计移动距离应为s=3h=3×5cm=15cm，而表中实验数据是测力计移动距离为17cm，所以，数据17错误，正确的数据为15；
②由表中实验数据可知，第3次实验时，滑轮组的机械效率：
η₃=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{6N×0.08m}{2.5N×0.24m}$×100%=80%；
③第1次实验时的机械效率：η₁=$\frac{{W}_{有用1}}{{W}_{总1}}$=$\frac{{G}_{1}{h}_{1}}{{F}_{1}{s}_{1}}$=$\frac{6N×0.03m}{2.5N×0.09m}$×100%=80%，
同理可得η₂=80%；
比较可知，使用同一滑轮组，提升钩码的重力相同，而物体提升的高度不同，但滑轮组的机械效率相同，由此可知，滑轮组的机械效率与物体上升高度无关；
（2）①如图乙所示，小红多使用一个滑轮（该滑轮为定滑轮），其作用是改变拉力的方向；
②这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，
若忽略绳重及摩擦，则机械效率η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Gh+{G}_{动}h}$=$\frac{G}{G+{G}_{动}}$，因为物体重力相同、动滑轮重力相同，所以两滑轮组的机械效率相同．
故答案为：（1）①17；15；②80%；③物体上升的高度；（2）①拉力的方向； ②相同．

点评 滑轮组的机械效率和物体重、动滑轮重有关，如果动滑轮重不变，物体越重，机械效率越高；如果物体重不变，动滑轮越重，机械效率越低．