Question

17．小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表：

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	甲乙 测力计移动的距离s/cm
1	6	3	2.5	9
2	6	5	2.5	17
3	6	8	2.5	24

（1）分析表中数据，回答以下问题：
①表中有一个数据的记录是错误的，错误的数据是17；
②第3次实验中滑轮组的机械效率是80%；
③表中数据反应出滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关．
（2）小红在小明实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验，如图乙所示．
①小红多使用一个滑轮，目的是为了改变力的方向；
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，乙图的机械效率与甲图比将不变（选填“增大”或“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）滑轮组在使用中，动滑轮被几根绳子承担，拉力移动的距离就是物体和动滑轮移动距离的几倍，计算滑轮组机械效率时，关键是找准有用功和总功；
（2）定滑轮的特点：不能省力，但可以改变用力方向；
滑轮组绳子自由端的拉力F=$\frac{1}{n}$G，由甲乙两图可以看出绳子的股数不同，所以其省力情况也就不同；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．

解答 解：（1）①图甲中的滑轮组由3段绳子承担物重，故n=3，根据s=nh可知第2次实验中的弹簧测力计移动的距离测量错误，应该为s₂=3h₂=3×5cm=15cm，故17cm错误；
②第3次实验测得滑轮组的机械效率：
η₃=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{{G}_{3}{h}_{3}}{{F}_{3}{s}_{3}}$×100%=$\frac{6N×8×1{0}^{-2}m}{2.5N×24×1{0}^{-2}m}$×100%=80%；
同理第3次实验测得滑轮组的机械效率也是80%；
所以3次实验中滑轮组的机械效率都是80%．
③分析表中3次实验数据可以看出，虽然3次实验中提升钩码的高度不同，但是其机械效率是相同的，由此得出：同一滑轮组在提升相同的重物时，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关；
（2）①小红多了一个定滑轮，是为了改变用力方向．
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．
故答案为：（1）①17；②80%；③物体被提升的高度无关；（2）①力的方向；②不变．

点评 （1）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．
（2）要是考虑绳重和摩擦力的话，绳重和动滑轮重都属于机械本身重力，摩擦力越大也会使吊起同样重的物体时使用的拉力越大，使机械效率降低，总的说，滑轮组的机械效率与物体重力、摩擦力、机械本身重力有关．要提高机械效率，应尽量减小摩擦和机械本身重力的同时，最大限度的增加被吊物体重力．