Question

18．有关机械效率的实验
（1）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用如图1所示的同一滑轮组分别做了三次实验，实验数据记录如下，在表中空格处填下适当的数据并补充完整实验结论（机械效率用百分数表示，保留一位小数）

实验次数	钩码重/N	钩码上升的距离/cm	弹簧测力计的读数/N	弹簧测力计上升的距离/cm	机械效率
1	2	5	1	15	66.6%
2	4	2	1.6		83.3%
3	6	10		30

从实验数据分析得出：使用同一滑轮组，被提升的钩码越重滑轮组的机械效率越高．
（2）如图2，某实验小组的同学们在探究“斜面的机械效率”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，收集了如表中的实验数据．

实验次数	斜面的倾斜程度	物重G/N	斜面高h/m	拉力F/N	斜面长度S/m	机械效率η
1	较缓	5	0.2	2.4	1	41.7%
2	较陡	5	0.5	3.2	1	78.1%
3	最陡	5	0.7	4.3	1	81.4%

（a）分析表中的数据可得出：在其它条件一定时，斜面越缓越省力（选填“省”或“费”）；斜面越陡，机械效率越高．（选填“高”或“低”）．
（b）该小组又进行了第4次实验，使斜面变粗糙，保持斜面高和长分别是0.5m和1m，读出此时弹簧测力计的示数为4.5N，把第4次与第2次测量结果相比较，还能得出：在其它条件一定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越低．

Answer 1

分析 （1）掌握绳端移动距离s与物体上升高度之间的关系s=nh，根据1或2判断出承担物重的绳子段数，得出3中测力计移动的距离；掌握机械效率的概念及公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%，并能够对其进行变形；影响滑轮组机械效率的两个主要因素：被提升的物体重力及动滑轮重，机械效率与物体被提升的高度无关．
（2）（a）分析表格数据时，显然拉力和机械效率的变化是因斜面的倾斜程度的改变而引起的．斜面的省力情况通过弹簧测力计测力计的示数体现，弹簧测力计的示数越小越省力；斜面的机械效率的大小从表中可以直接看出来；
（b）斜面的有用功是克服物块重力做的功，知道物块的重力和物块上升的高度，可利用公式W_有用=Gh进行计算；总功是拉力做的功，知道拉力的大小和斜面的长，可利；用公式W_总=FS进行计算；最后根据机械效率的计算公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$计算出斜面的机械效率．

解答 解：（1）测力计的示数为2.2N；所以滑轮组由3段绳子承担物重，s=3h=3×2cm=6cm；
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{6N×0.1m}{2.2N×0.3m}$×100%≈90.9%；
由数据知，使用同一滑轮组，被提升的钩码越重，滑轮组的机械效率越高．
（2）（a）由记录的数据可以看出斜面的倾斜程度越缓时，沿斜面的拉力F越小，则斜面越省力；由记录的数据可以看出斜面倾斜程度越陡时，斜面的机械效率越高．
（b）因为G=5N，h=0.5m，所以克服物块重力做的有用功为：W_有用=Gh=5N×0.5m=2.5J，又F=4N，s=1m，
拉力做的总功为：W_总=Fs=4N×1m=4J，则斜面的机械效率为：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{2.5J}{4J}$×100%=62.5%．
要探究机械效率与斜面粗糙程度关系，必须保证斜面倾斜程度和长度相同的情况下（即高度相同，斜面长度相同），
第4次和第2次斜面的长度和高度相同，从数值上可以看出斜面越粗糙机械效率越小．
故答案为：（1）2.2；6；90.9%；被提升的钩码越重；（2）（a）省；高．（b）2，低．

点评 本题考查斜面的机械效率，要会分析实验数据总结规律，关键是找准需要分析的项目．影响斜面机械效率的因素有物块重力、斜面倾斜程度和斜面粗糙程度，注意控制变量法，在研究机械效率和某一因素关系时，要说明其他两个因素保持一定．