Question

6．如图所示，在探究滑轮组的机械效率实验中小红和小明用同样的滑轮，用甲、乙两个不同的滑轮组测出了各自的实验数据．

	钩码 重G/N	钩码上升的高度h/cm	弹簧测力计 的示数F/N	弹簧测力计移 动的距离s/cm
小红	2	10	1.0	30
小明	2	10	0.8	40

（1）根据小红提供的实验数据，请在图甲中画出她组装滑轮组的绕线方法．
（2）小明测得滑轮组的机械效率为62.5%．
（3）实验后小明想：对于同一个滑轮组，它的机械效率是否不变呢？经过思考后他认为：即使像图乙那样已绕好的滑轮组，机械效率也不是固定的，还应该与提升的物体重有关，并用实验验证了自己的猜想是正确的．小明的实验方法是在滑轮组上挂不同数量的钩码分别测出滑轮组的机械效率并比较．
（4）小红认为：用滑轮组提升重物时，人提升动滑轮所做的功是没有用的，所以，动滑轮个数也应该是影响滑轮组机械效率高低的主要因素．
（5）小明用滑轮组乙在t秒内匀速提起重为G的物体升高h米（不计绳重和摩擦），若滑轮组的机械效率为η，动滑轮重G_动=$\frac{G}{η}$-G；小明的功率P=$\frac{Gh}{ηt}$．

Answer 1

分析 （1）根据s=nh的特点确定承担物重的绳子段数，绕线；
（2）已知测力计移动距离和测力计示数，可求总功，知道钩码重和上升高度，可求有用功，有用功除以总功就是机械效率．
（3）同一滑轮组，额外功不变，η=$\frac{Gh}{Gh+{G}_{动}h}$，物体越重，有用功越多，机械效率越大．
（4）对动滑轮做的功为额外功，额外功越少，机械效率越高．
（5）根据公式η=$\frac{Gh}{Gh+{G}_{动}h}$计算动滑轮重，根据P=Fv计算功率．

解答 解：（1）由表格中数据知，小红所用滑轮组s=3h，所以滑轮组由3段绳子承担物重，绳子绕线如图所示：

（2）小明测得的机械效率：η=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{2N×0.1m}{0.8N×0.4m}$×100%=62.5%．
（3）动滑轮不变，说明额外功不变，物体越重，有用功越多，机械效率越大．
为了改变被提升物体的重力，可在滑轮组上挂不同数量的钩码分别测出滑轮组的机械效率并比较．
（4）对动滑轮做的功为额外功，所以动滑轮也会影响滑轮组的机械效率．
（5）η=$\frac{Gh}{Gh+{G}_{动}h}$，所以G_动=$\frac{G}{η}$-G．
小明的功率P=Fv=$\frac{G+{G}_{动}}{4}$×$\frac{4h}{t}$=$\frac{Gh}{ηt}$．
故答案为：（1）见上图；（2）62.5%；（3）提升的物体重；在滑轮组上挂不同数量的钩码分别测出滑轮组的机械效率并比较；（4）动滑轮个数；（5）$\frac{G}{η}$-G；$\frac{Gh}{ηt}$．

点评 本题考查机械效率的计算，以及影响机械效率的因素，减小额外功的方法等．