Question

11．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，小明用同一滑轮组进行了三次实验，实验数据如表：

序号	动滑物重 G动/N	物重 G/N	物体上升的 高度h/cm	绳端受到的拉力F/N	绳端移动的距离s/cm	滑轮组的机械效率η/%
1	0.5	1	10	0.6	30	55.6
2	0.5	2	10	1.0	30	66.7
3	0.5	4	10		30

（1）根据表格中的数据，在图甲种画出滑轮组的绕绳方法．
（2）实验中，沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，使物体缓缓上升，在测量绳端所受的拉力时，弹簧测力计应匀速上升（选填“保持静止”或“匀速上升”）．
（3）第三次试验时，测力计示数如图乙所示，此时绳端受到的拉力为1.8N，拉力做的功为0.54J，滑轮组的机械效率为74.1%．
（4）根据表格中的数据分析可知：随着物重的增大，额外功变大（选填“变小”、“不变”或“变大”），原因是摩擦力增大，克服摩擦做功更多．
（5）根据表中数据，小明得出“钩码重力越大，滑轮组的机械效率越高”的结论，老师说这个结论不全面，还需要补充同一滑轮组这个条件．

Answer 1

分析 （1）由表格数据可知物体上升的高度和绳端移动的距离，根据s=nh确定滑轮组绳子的有效股数，若n为偶数绳子固定端在定滑轮上，若n为奇数绳子固定端在动滑轮上；
（2）在使用滑轮组时，滑轮组还要克服一些机械摩擦，所以要测量滑轮组的机械效率，需使物体上升进行读数；
（3）根据弹簧测力计的分度值读出图乙的示数，根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%求出滑轮组的机械效率；
（4）滑轮组做的额外功为克服动滑轮重力和绳子间的摩擦力做的功；
（5）同一滑轮组，钩码重力越大，滑轮组的机械效率越高．

解答 解：（1）由表格中数据知，物体上升的高度h=10cm=0.1m，绳端移动的距离s=30cm=$\frac{0.3m}{0.1m}$=0.3m，
由s=nh可得，n=$\frac{s}{h}$═3，滑轮组的绕绳方法如图所示：

（2）在缓慢提升物体时，还需克服机械摩擦做功，所以为了测量滑轮组提升物体时的机械效率，需在缓慢匀速上升时读数；
（3）图中弹簧测力计的分度值为0.2N，所以拉力F=1.8N，
第三次试验时，滑轮组的机械效率为：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{4N×0.1m}{1.8N×0.3m}$×100%≈74.1%；
（4）根据表格中的数据分析可知：滑轮组做的额外功为克服动滑轮重力和绳子间的摩擦力做的功，随着物重的增大，动滑轮的重力不变，物重越大，摩擦力越大，所以额外功变大；
（5）同一滑轮组，额外功一定，钩码重力越大，滑轮组的机械效率越高．
故答案为：（1）如上图所示；（2）匀速上升；（3）1.8；0.54；74.1；（4）变大；摩擦力增大，克服摩擦做功更多；（5）同一滑轮组．

点评 本题主要是探究滑轮组的机械效率，主要考查了学生对机械效率公式的掌握、实验过程的把握等；使用滑轮组时，做的额外功不变，增加钩码的重，增大了有用功，则有用功占总功的比例增大，也就是机械效率变大．