Question

11．小明测量滑轮组机械效率的实验过程如图所示．
（1）他在读取作用在绳端的拉力时，应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，此时弹簧测力计示数如图丁．根据图中的实验数据，可以算出本次实验的有用功是0.2J，机械效率是83.3%．
（2）实验结束后，在交流讨论时，小华提出：在小明所用的两个测量工具中减去一个，也能测出滑轮组的机械效率，你认为可以减去的测量工具是刻度尺．由此推知：滑轮组的机械效率与物体提升的高度无关．

Answer 1

分析 （1）利用二力平衡的条件可知，只有让钩码匀速上升，此时滑轮对钩码的拉力的大小才会等于钩码的重力，测力计的示数才等于拉力的大小；
读出测力计的示数，在读数时注意测力计的分度值；
然后根据图中数据，由功的公式求出有用功、总功，然后由效率公式求出滑轮组的效率；
（2）根据滑轮组机械效率的表达式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{Fnh}$=$\frac{G}{nF}$判断可以去掉的测量工具以及滑轮组的机械效率与那些因素无关．

解答 解：
（1）实验中要竖直匀速拉动测力计，测力计的示数才等于拉力的大小；
由图可知，测力计的分度值为0.2N，G=2N，h=40cm-30cm=10cm=0.1m，F=0.2N×4=0.8N，s=80cm-50cm=30cm=0.3m；
有用功W_有=Gh=2N×0.1m=0.2J；总功W_总=Fs=0.8N×0.3m=0.24J；机械效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{0.2J}{0.24J}$×100%=83.3%；
（2）根据η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{Fnh}$=$\frac{G}{nF}$可知，测量工具可以去掉刻度尺；由公式可知滑轮组的机械效率由物重和拉力大小决定，与物体升高的高度无关．
故答案为：（1）匀速；0.2；83.3%；（2）刻度尺；物体提升的高度．

点评 本题是测量滑轮组的机械效率，读取刻度尺示数时，要结合乙、丙两图对应位置的变化来读取，弹簧测力计则一定要看清分度值再读数，实验中必须使测力计匀速运动，同时要灵活的运用滑轮组机械效率的公式．