Question

6．在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小丽用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙3次实验，实验数据记录如下：

实验次数	钩码所受的重力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	0.05	1.0	0.15	66.7%
2	4	0.05	1.7	0.15	78.4%
3	6	0.05	①	0.15	②

（1）实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码升高；
（2）表格中编号①处数据应为2.4，编号②处数据应为83.3%．
（3）分析以上实验数据可以得出如下结论：同一滑轮组的机械效率主要与提升物体的重力有关．
（4）若将此滑轮组换一种绕绳方法，不计摩擦及绳重，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率不变（选填“变大”“变小”或“不变”）

Answer 1

分析 （1）实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码升高；
（2）由测力计分度值读数，分别计算出有用功和总功；根据η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%求第3次的机械效率；
（3）根据控制变量法，纵向分析以上实验数据得出结论；
（4）不计摩擦及绳重，额外功的来源是克服动滑轮自重做的功，
根据η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{{G}_{物}h}{{G}_{动}h{+G}_{物}h}$，分析讨论滑轮组的机械效率的变化．

解答 解：（1）实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码升高，此时，系统处于平衡状态，测力计示数才等于拉力大小；
（2）由图可知，测力计分度值为0.2N，示数为2.4N；
有用功：W_有=Gh=6N×0.05m=0.3J；
总功：W_总=Fs=2.4N×0.15m=0.36J，
第3次机械效率为：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{0.3J}{0.36J}$×100%≈83.3%；
①处数据应为 2.4，编号②处数据应为 83.3%．
（3）三次实验中使用同一滑轮组，提升的物体重力越大，机械效率越高，故分析以上实验数据可以得出如下结论：同一滑轮组的机械效率主要与提升物体的重力有关．
（4）若将此滑轮组换一种绕绳方法，不计摩擦及绳重，额外功的来源是克服动滑轮自重做的功，
额外功：W_额外=G_动h，
有用功：W_有=G_物h，
总功：W_总=W_额外+W_有=G_动h+G_物h，
此时滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{{G}_{物}h}{{G}_{动}h{+G}_{物}h}$=$\frac{{G}_{物}}{{G}_{动}{+G}_{物}}$，
当用同一滑轮组提升相同的物体时，G_动与G_物均不变，由上式知，滑轮组的机械效率不变．
故答案为：（1）匀速；（2）2.4；83.3%；（3）提升物体的重力；（4）不变．

点评 本题测量滑轮组的机械效率，考查实验注意事项、测力计读数、机械效率的计算和数据分析及影响机械效率大小的因素．