Question

在“测滑轮组机械效率”的实验中，小强按正确方法操作，下图是他实验中的情景，下表是他记录的一组数据，请帮小强补充完整．

钩码总重G/N	钩码上升高度h/m	测力计拉力F/N	测力计移动距离s/m	有用功W有用/J	总功W总/J
2	0.05	0.4

（1）比较上表中的计算结果，其不合理之处是______；结合测力计放大图，可知小强的错误是______．
（2）在该次实验中，所测滑轮组的机械效率应该为______%．
（3）如果不计绳重和摩擦，增加被提钩码，此滑轮组的机械效率将______（填“变大”、“不变”或“变小”）．

Answer 1

【答案】分析：（1）①滑轮组绳子自由端移动的距离S与物体升高的高度h，以及与动滑轮相连的绳子段数n之间的关系是：S=nh．
②有用功等于钩码总重与钩码上升的高度之间的乘积，用W_有用=Gh求出；
总功等于拉力和测力计移动距离的乘积，用W_总=Fs求出；
机械效率等于有用功和总功的比值，即η=．
③有用功永远都应小于总功，机械效率不可能大于1．认真读图可以看出，弹簧测力计的示数应为0.8N，而不是0.4N，这便是造成不合理的原因．
（2）读出正确的拉力，再将相关数据代入机械效率的公式进行计算即可得出正确的数值．
（3）增大机械效率的方法有二：一是增大有用功，即拉更重的重物；二是减小额外功，如减小摩擦、减轻动滑轮重．
解答：解：（1）①由图可见，与动滑轮相连的绳子段数n=3，因此测力计移动的距离S=nh=3×0.05m=0.15m；
②有用功：W_有用=Gh=2N×0.05m=0.1J；
总功：W_总=Fs=0.4N×0.15m=0.06J
机械效率：η==×100%=166.7%
③机械效率大于1，这一定是错误的，读图可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，故其正确的读数应为0.2N×4=0.8N．
故答案为：数据如下表：

钩码总重G/N	钩码上升高度h/m	测力计拉力F/N	测力计移动距离s/m	有用功W有用/J	总功W总/J
2	0.05	0.4	0.15	0.1	0.06

总功小于有用功，机械效率大于1；弹簧测力计读数错误，应为0.8N．
（2）有用功W_有用=0.1J是正确的，总功应该为W_总=Fs=0.8N×0.15m=0.12J
∴机械效率应为：η==×100%=83.3%
故答案为：83.3．
（3）当提升重物的重力增加了，做的有用功就更多了，故机械效率变大．
故答案为：变大．
点评：在此题中，明确各力与距离的关系，熟练运动功、机械效率的公式进行计算是对我们的基本要求，同时，在具体实验中，弹簧测力计读数也是我们容易出错之处，应引起关注．