题目内容

某实验小组在用下图所示的装置研究“滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示．

实验次数
物理量 1 2 3
钩码重G/N 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
绳端拉力F/N． 1.8 1.4 2.4
绳端移动距离s/m 0.3 0.5 0.3
机械效率η 74% 57%
若不计绳重和摩擦请解决以下问题：
（1）从表中数据可分析出实验1是用图做的实验，实验2是用图做的实验．
（2）在表中的第三次实验中，小明提升钩码上升用了3s，求小明拉力的功率及该滑轮组的机械效率并填入表中．
（3）通过实验1和实验2的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，可以看出滑轮组的机械效率与有关；
（4）比较实验1和实验3可得结论：使用同一滑轮组，机械效率与有关．
（5）通过实验．请提出一个可以增大滑轮组机械效率的合理建议．

解：（1）实验1中，s=3h，即承担物重的绳子股数n=3，所以使用图（a）做的实验；
实验2中，s=5h，即承担物重的绳子股数n=5，所以使用图（b）做的实验；
（2）第三次实验中：
小明拉力的功率P= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ =0.24W，
滑轮组的机械效率：
η= $\text{[math]}$ ×100%= $\text{[math]}$ ×100%= $\text{[math]}$ ×100%≈83.3%；
（3）由实验1和实验2的数据分析：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率低；
（4）由实验1和实验3可得：使用同一滑轮组，物体越重，滑轮组的机械效率越高，所以增加物体的重力，可以提高滑轮组的机械效率；
（5）提高滑轮组的机械效率可以：a、减轻动滑轮和绳的自重以及绳与轮、轮和轴之间的摩擦；b、在绳子能承受的拉力范围内，增大物重．
故答案为：
（1）（a）；（b）；
（2）小明拉力的功率为0.24W，该滑轮组的机械效率为83.3%；
（3）动滑轮的重力或动滑轮的个数；
（4）所提升物体的重力；
（5）减小动滑轮的重力或者增大提升物体的重力．
分析：（1）根据表中s和h的关系，确定承担物重的绳子股数n，再根据n的大小确定滑轮组的结构回答；
（2）根据W=Fs求出总功，利用P= $\text{[math]}$ 求出小明拉力的功率，根据W=Gh求出有用功，利用根据η= $\text{[math]}$ ×100%求出第三次实验滑轮组的机械效率；
（3）在不考虑绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率跟提起的物重、动滑轮的重有关，在提起的物重一定时，动滑轮越重，机械效率越低；
（4）在动滑轮重相同时，提起的物体越重，机械效率越高；
（5）利用控制变量法归纳提高滑轮组机械效率的方法．
点评：在本实验中，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．