题目内容

1.某学习小组使用几个相同的滑轮分别进行机械效率的测定,如图所示.他们将测得钩码重G、拉力F、钩码上升的高度h、测力计移动的距离s,并将计算出的有用功W有用、总功W总和机械效率η数据一并记入下表:
次序G/NF/Nh/ms/mW有用/JW总/Jη
122.10.10.10.20.2195.2%
221.20.10.20.20.2483.3%
320.90.10.30.20.27★
(1)在实验操作中应竖直向上拉动弹簧测力计.表格中数据★=74.1%;
(2)比较实验1、2,第2次的机械效率较低,主要原因是动滑轮有重力;
(3)比较实验2、3,影响这两次实验机械效率不同的主要因素是摩擦,使用滑轮组的优点是
省力.
(4)有的同学认为:“机械越省力,它的机械效率越高”.你认为这句话是错误(选填“正确”或“错误”)的.你是用实验中收集的数据1、3两组数据对比分析来判断的.
(5)用装置3能否探究机械效率η与钩码重G的关系?如能请简要写出实验方案.如不能请说明理由.答:能(选填“能”或“不能”),保持动滑轮重力相同(用同一滑轮组),提升不同重力的物体,记录弹簧测力计示数,计算出每种情况下的机械效率,分析比较得出相应的结论.

分析 (1)根据表中实验数据,应用效率公式求出滑轮组的效率.
(2)实验1、2的最大不同是滑轮的性质不同,1为定滑轮,2为动滑轮,而动滑轮的重是产生额外功的主要原因之一,据此可进行分析;
(3)实验2、3中虽然承担物重的绳子的段数不同,但这不是影响机械效率的主要原因,这里主要原因应该是滑轮组不同的组成,使摩擦的大小发生了改变,从而影响了机械效率;滑轮组的优点有两个方面,即可以省力,有时也可同时改变用力方向.
(4)分析表中实验数据,根据拉力与效率的关系判断答题;
(5)探究滑轮组的机械效率与钩码重力关系时,应当在动滑轮重力不变前提下,改变钩码重力.

解答 解:
(1)由表中实验数据可知,第三次实验时滑轮组的机械效率:η3=$\frac{{W}_{有3}}{{W}_{总3}}$×100%=$\frac{0.2J}{0.27J}$×100%≈74.1%;
(2)读图可知,第2次实验中滑轮为动滑轮,因此,由于动滑轮重力的存在,使额外功增加,机械效率降低;
(3)读图可知,第2、3两次实验相比较,滑轮组的绕绳方法不同,使得其摩擦力的大小不同,这是造成其机械效率不同的主要因素;使用滑轮组可以省力,也可以改变用力的方向.
(4)由表中1、3两次实验数据可知,第3次实验更省力,但它的机械效率低,由此可知:“机械越省力,它的机械效率越高”的说法是错误的.
(5)采用控制变量法的思想,控制动滑轮重力相同(选用同一滑轮组),提升不同重力的物体,记录弹簧测力计示数,计算出每种情况下的机械效率,分析比较得出相应的结论.
故答案为:(1)74.1%;(2)动滑轮有重力;(3)摩擦;省力;(4)错误;1、3;(5)能;保持动滑轮重力相同(用同一滑轮组),提升不同重力的物体,记录弹簧测力计示数,计算出每种情况下的机械效率,分析比较得出相应的结论.

点评 本实验是探究滑轮组机械效率的基本实验,主要掌握机械效率公式的合理运用和影响机械效率大小的因素分析.要明确:影响机械效率大小的因素主要有三方向,分别是动滑轮的重力、摩擦、绳重,据此结合实验图可对题目中的考查内容做出正确的判断.

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