Question

10．小炎同学采用如图所示的装置“测量滑轮组的机械效率”，测量数据如表所示．

实验次数	物重G/N	物体上升的高度h/cm	测力计的示数F/N	测力计移动的距离s/cm
1	6	3	2.5	9
2	6	6	2.5	14
3	6	10	3.2	30

（1）分析表中数据，回答以下问题：
①表中第2次实验记录是错误的；
②第3次实验中滑轮组的机械效率是62.5%；
③分析实验数据可得，滑轮组机械效率与物体上升的高度无关．
（2）在小炎的探究基础上，小红同学想探究滑轮组的机械效率与滑轮组的绕线是否有关，请你在图乙中画出小红的实验装置图．若忽略绳重及摩擦，两组装置的机械效率相同（选填“相同”或“不相同”）．
（3）小军也用如图甲所示的滑轮组完成了三次实验，实验数据如表所示，由小军的实验数据你能得到的结论是：滑轮组的机械效率与提升滑轮的速度无关．

物理量 控制因素	物重 G/N	绳端拉力F/N	机械效率η/%
较小提升速度	10	4.2	79.4
中等提升速度	10	4.2	79.4
较大提升速度	10	4.2	79.4

Answer 1

分析 （1）①由图示滑轮组确定承重绳子的股数，然后分析表中实验数据，找出错误数据．
②根据表中实验数据，应用功的计算公式与效率公式求出滑轮的效率．
③根据滑轮组效率公式分析答题．
（2）计算滑轮组的机械效率时，若忽略绳重及摩擦，则额外功就是提升动滑轮所做的功，根据有用功占总功的百分比判断滑轮组机械效率的变化．
（3）分析表中数据可知物质和绳端的拉力相同，提升物体的速度不同，但机械效率相同，据此得出实验结论．

解答 解：解：（1）由图示滑轮组可知，滑轮组承重绳子的股数n=3；
由滑轮组公式可知，测力计移动的距离与物体上升高度的关系为：s=nh=3h，由表中第2组实验数据可知，物体上升高度为6cm，测力计移动距离应该是18cm，而表中数据为14cm，则数据14cm错误．
②由表中实验数据可知，第三次实验中，滑轮组的效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{6N×10cm}{3.2N×30cm}$×100%=62.5%．
③由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{G}{nF}$可知，滑轮组效率与物体上升的高度h无关．
（2）当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，他们做的有用功相同，额外功也一样，因此总功相同，也就是机械效率相同；
（3）分析表中数据可知，物质和绳端的拉力相同，提升物体的速度不同，探究的是滑轮组机械效率与物体被提升速度的关系，
滑轮组的机械效率相同，则滑轮组的机械效率与物体被提升的速度无关．
故答案为：（1）2；62.5%；物体上升的高度；（2）相同；（3）滑轮组的机械效率与提升滑轮的速度无关．

点评 （1）滑轮组做的有用功是提升物体重力做的功，额外功是克服动滑轮重力和绳子重力及摩擦做的功，总功是拉力做的功，机械效率等于有用功和总功的比值；
（2）滑轮组的机械效率和物体重、动滑轮重有关，如果动滑轮重不变，物体越重，机械效率越高；如果物体重不变，动滑轮越重，机械效率越低．