Question

16．瑞瑞同学在做“测定滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示，实验装置如图所示．

实验次数 所测物理量	1	2	3
钩码重G/N	4	4	6
钩码上升高度h/cm	10	10	10
绳端拉力F/N	1.8	1.4	2.4
绳端移动距离s/cm	30	50	30
有用功/J	0.4	0.4	0.6
总功/J	0.54	0.7	0.72
机械效率η	74.1%	57.1	83.3%

（1）填写上述表格内的空格．
（2）从表中数据可分析出实验1是用甲图做的实验，实验2是用乙图做的实验．
（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，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越低．
（4）比较实验1和实验3可得出结论：使用同一滑轮组，提升物体越重，有用功将变大，机械效率将变大（选填“变大”“变小”或“不变”）．
（5）瑞瑞同学现在用甲图继续进行实验，当钩码重为5N，此时滑轮组的机械效率应在74.1%～83.3%范围内．

Answer 1

分析 （1）知道物重、物体升高的距离、拉力、拉力移动的距离，求出有用功、总功和机械效率．
（2）根据物体升高的距离和绳子自由端移动的距离，判断承担物体和动滑轮绳子的段数．通过绳子的段数进行判断．
（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，所做有用功越多，机械效率越高；
（5）根据机械效率大小与物重的关系进行分析．

解答 解：（1）W_有用1=G₁h₁=4N×0.1m=0.4J；
W_总1=F₁s₁=1.8N×0.3m=0.54J；
η₁=$\frac{{W}_{有用1}}{{W}_{总1}}$×100%=$\frac{0.4J}{0.54J}$×100%≈74.1%．
W_有用2=G₂h₂=4N×0.1m=0.4J；
W_总2=F₂s₂=1.4N×0.5m=0.7J；
η₂=$\frac{{W}_{有用2}}{{W}_{总2}}$×100%=$\frac{0.4J}{0.7J}$×100%≈57.1%；
W_有用3=G₃h₃=6N×0.1m=0.6J；
W_总3=F₃s₃=2.4N×0.3m=0.72J；
η₃=$\frac{{W}_{有用3}}{{W}_{总3}}$×100%=$\frac{0.6J}{0.72J}$×100%≈83.3%．
（2）实验1，物体升高0.1m，绳子自由端移动0.3m，说明物体和动滑轮有3段绳子承担，所以实验1数据是由甲滑轮组进行的；
实验2，物体升高0.1m，绳子自由端移动0.5m，说明物体和动滑轮有5段绳子承担，所以实验2数据是由乙滑轮组进行的．
（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，动滑轮越重，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，所做的有用功将越多，滑轮组的机械效率越高；
（5）根据被提升物重与机械效率的关系，钩码重为5N，介于4N与6N之间，所以机械效率介于74.1%与83.3%之间．
故答案为：（1）

实验次数 所测物理量	1	2	3
钩码重G/N	4	4	6
钩码上升高度h/cm	10	10	10
绳端拉力F/N	1.8	1.4	2.4
绳端移动距离s/cm	30	50	30
有用功/J	0.4	0.4	0.6
总功/J	0.54	0.7	0.72
机械效率η	74.1%	57.1	83.3%

（2）甲；乙；（3）越低；（4）变大；变大；（5）74.1%～83.3%．

点评 （1）以往的题目是由滑轮组判断绳子的段数，本题是一种逆向思维，通过物体升高的距离，绳子自由端移动的距离，判断绳子的段数，判断滑轮组的绕法．
（2）提高滑轮组机械效率的方法：增加物重、减轻动滑轮的重、减轻绳重、减小摩擦等．