Question

1．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，小红用如图所示的滑轮组分别做了三次实验，第一次使用塑料滑轮，第二次使用铝制滑轮，第三次使用铁制滑轮，实验数据记录如下表：

实验次数	物重G/N	物体上升的距离h/cm	弹簧测力计的读数F/N	弹簧测力计上升的距离　s/cm	机械效率η
1	3	10	1.6	30	62.5%
2	3	10	2	30
3	3	10	2.5	30	40%

（1）这个实验使用的测量工具是刻度尺和弹簧测力计．
（2）在实验操作中应沿竖直向上匀速拉动弹簧测力计．
（3）在表中的空格处填上第二次实验的机效率为50%．
（4）从实验数据分析可知：用同一滑轮组提升同一物体时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低．
（5）若不计绳重与摩擦，根据第3次实验数据可知：铁制的滑轮重4.5N，如果用铁制的滑轮提升的重物重力增大到18N时机械效率为80%．

Answer 1

分析 （1）测量滑轮组的机械效率是需要测量物体的重力G、物体上升的高度h、绳端拉力F、绳端移动的距离s．所以需要用到弹簧测力计和刻度尺．
（2）要知道需正确测量绳端拉力，需要使测力计在竖直方向匀速运动．
（3）要解决此题需要掌握滑轮组的机械效率的概念：有用功与总功之比．计算公式为η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$．
（4）要知道滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关，提升同一物体，所做有用功不变．动滑轮的越重，所做的额外功越多，滑轮组的机械效率越低．
（5）根据η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{有}+{W}_{额}}$=$\frac{Gh}{Gh{+G}_{轮}h}$=$\frac{G}{G+{G}_{轮}}$解答．

解答 解：（1）在此实验中需要测量物体上升的高度和绳端移动的距离，所以还需要用到刻度尺．
（2）此实验拉力方向向上，为了能准确测量绳端拉力，需拉着测力计在竖直竖直向上运动．
（3）滑轮组的机械效率为：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{3N×0.1m}{2N×0.3m}$=50%．
（4）由表格中的数据可知，在提升同一物体时，所做有用功相同，动滑轮越重，所做的额外功越多，则总功就越大，机械效率越低．
（5）若不计绳重与摩擦，根据第3次实验数据可知：η₃=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{有}+{W}_{额}}$=$\frac{Gh}{Gh{+G}_{轮}h}$=$\frac{G}{G+{G}_{轮}}$，带入数据得：40%=$\frac{3N}{3N+{G}_{轮}}$，解得：G_轮=4.5N；
如果用铁制的滑轮提升的重物时机械效率为80%，则：
η'=$\frac{G'}{G'+{G}_{轮}}$，带入数据得：80%=$\frac{G'}{G'+4.5N}$，解得G'=18N．
故答案为：（1）刻度尺；（2）匀速；（3）50%；（4）低；（5）4.5；18．

点评 此题是探究滑轮组的机械效率，主要考查了实验中所用的测量器材．同时考查了滑轮组机械效率的计算、物重和动滑轮重对滑轮组机械效率的影响以及η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{有}+{W}_{额}}$=$\frac{Gh}{Gh{+G}_{轮}h}$=$\frac{G}{G+{G}_{轮}}$的应用．