Question

13．在“测定滑轮组的机械效率”的实验中，小明猜想滑轮组的机械效率与物体上升的高度有关，
（1）实验时测量工具除了选择弹簧测力计外还有刻度尺，对于如图所示的滑轮组，如果没有刻度尺，只要测出钩码重G，然后竖直向上匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，从弹簧测力计上读出拉力值F，即可算出该滑轮组的机械效率η=$\frac{G}{nF}$；
小明同学利用如图所示装置测得了四组数据，如表所示

实验次数	钩码重G/N	钩码上升的高度h/cm	测力计示数F/N	测力计移动的距离s/cm
1	3.0	2.0	1.2	6.0
2	3.0	5.0	1.2	15.0
3	3.0	8.0	1.2	27.0
4	3.0	10.0	1.2	30.1

（2）四次实验中，第3次实验数据明显出现错误，应当删除；
（3）第四次实验中，有用功是0.3J，滑轮组的机械效率为83%；
（4）根据以上信息，可以判断滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关；
（5）小强同学猜想，对于同一滑轮组如图，它的机械效率也可能不是固定的，你认为可能跟什么因素有关？被提升物体的重力．

Answer 1

分析 （1）根据公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{Fnh}$=$\frac{G}{nF}$进行分析；
（2）根据s与h的关系进行分析；
（3）根据W_有用=Gh计算有用功；根据W总=Fs计算总功，由公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%计算滑轮组的机械效率；
（4）分析各组滑轮组的机械效率得出结论；
（5）同一滑轮组，提升的物重不同，所做有用功不同，则其机械效率会不同．

解答 解：（1）由η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$可知，实验中除了用弹簧测力计测量物体的重力、拉力外，还需用到刻度尺测量物体被提升的高度、绳子被提升的高度；
由η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{Fnh}$=$\frac{G}{nF}$可知，如果没有刻度尺，测出拉力F及物体重力G即可，在测量拉力时，要注意竖直向上匀速拉动弹簧测力计，最后得出η=$\frac{G}{nF}$；
（2）第1、2、4次实验，s均等于h的3倍，说明滑轮组由3段绳子承担物重，但第3组数据不能满足这个关系，说明第三组数据错误；
（3）由表格中数据知，W有用=Gh=3N×0.1m=0.3J；
W_总=Fs=1.2N×0.301m=0.3612J；
则η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{0.3J}{0.3612J}$×100%≈83%；
（4）由表格中数据可知，对于同一滑轮组，提升相同的物体，提升的高度变化，但滑轮组的机械效率不变，可知滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关；
（5）对同一滑轮组，被提升的动滑轮重力、绳子的摩擦力不变，所做额外功不变，改变被提升的物重，有用功改变，所以有用功在总功中所占的比值改变，机械效率改变．
故答案为：（1）刻度尺；竖直向上匀速；$\frac{G}{nF}$；（2）3；（3）0.3；83%；（4）无；（5）被提升物体的重力．

点评 本题是测量组机械效率的实验，考查了滑轮组机械效率的计算、实验原理、影响滑轮组机械效率的因素及对实验数据的分析等，考查全面，重点．