Question

8．某同学用如图所示的实验装置测量滑轮组的机械效率，相关数据记录在下表中

实验 次数	钩码重/N	钩码上升的 高度/m	绳端的 拉力/N	绳端移动的 距离/m	机械效率
1	4	0.10	1.8	0.3
2	6	0.10	2.5	0.3
3	6	0.15	2.5

（1）实验中，使用滑轮组提升重物时，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计．
（2）第二次实验中，2s内钩码上升的高度为0.1m，则它运动的速度为0.05m/s．
（3）第三次实验中，绳端移动的距离为0.45m，滑轮组的机械效率为80%．
（4）分析比较第一、二两次实验数据，有用功W_有1＜W_有2，滑轮组的机械效率η₁＜η₂（两空均选填“＞”“=”或“＜”）．由此可知，可采用增加物重 的方法来提高滑轮组的机械效率．

Answer 1

分析 （1）只有匀速竖直向上拉动弹簧测力计，拉力大小不变，弹簧测力计的示数稳定；
（2）根据钩码上升的高度和时间，运用速度公式v=$\frac{s}{t}$计算钩码运动的速度；
（3）重物和动滑轮有三段绳子承担，绳子移动的距离物体升高距离的3倍；根据公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$可计算出机械效率；
（4）根据一、二次实验中的物重、物体升高的距离计算出有用功；根据弹簧测力计的拉力、弹簧测力计移动的距离计算出做功，然后求出机械效率，得出结论．

解答 解：
（1）实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计，以保证弹簧测力计示数稳定；
（2）第二次实验中，钩码运动的速度为：v=$\frac{h}{t}$=$\frac{0.1m}{2s}$=0.05m/s；
（3）由图可知，滑轮组承重的绳子有效股数n=3，
第3次测量中，绳端移动的距离s=nh=3×0.15m=0.45m；
滑轮组的机械效率：η₃=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{6N×0.15m}{2.5N×0.45m}$×100%=80%；
（4）根据第1次和第2次数据可知，有用功分别为：
W_有1=G₁h₁=4N×0.1m=0.4J；W_有2=G₂h₂=6N×0.1m=0.6J；
所以，W_有1＜W_有2；
总功分别为：
W_总1=F₁s₁=1.8N×0.3m=0.54J；W_总2=F₂s₂=2.5N×0.3m=0.75J；
机械效率分别为：
η₁=$\frac{{W}_{有1}}{{W}_{总1}}$=$\frac{0.4J}{0.54J}$×100%≈74%；
η₂=$\frac{{W}_{有2}}{{W}_{总2}}$=$\frac{0.6J}{0.75J}$×100%=80%；
两次所用滑轮组相同，但第二次物重大于第1次物重，机械效率也大于第一次的机械效率，
所以可得：使用同一滑轮组，增加物重可以提高滑轮组的机械效率．
故答案为：（1）匀速；（2）0.05；（3）0.45；80%；（4）＜；＜；增加物重．

点评 滑轮组的机械效率跟提起的物重有关，跟物体升高的距离、移动的速度、绳子的绕法无关．通过增加提起的物重来提高机械效率．