Question

某同學(xué)在做“測(cè)定滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中
（1）他所準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)器材有：滑輪，細(xì)繩，鐵架臺(tái)，直尺，還需

 

和

 

．
（2）實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)的物理量有

 

、

 

、

 

、

 

．
（3）該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，記錄的數(shù)據(jù)在表格中，請(qǐng)認(rèn)真填寫所缺少的部分

物重/N	物體提高的高度/m	彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)/N	繩自由端拉動(dòng)距離/m	有用功/J	總功/J	機(jī)械效率
50	0.15	20	0.45

（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖中畫出該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)滑輪組的連接置圖．

（5）實(shí)驗(yàn)中彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)該

 

運(yùn)動(dòng)．
（6）同學(xué)乙觀察并分析了甲的實(shí)驗(yàn)后，認(rèn)為甲的實(shí)驗(yàn)中，可少用一種器材，少測(cè)兩個(gè)數(shù)據(jù)也能測(cè)出滑輪組的機(jī)械效率，通過(guò)和甲討論并經(jīng)過(guò)老師的認(rèn)定，他的方案是可行的，請(qǐng)你分析一下，去掉的器材是什么？少測(cè)哪兩個(gè)數(shù)據(jù)？
答：去掉

 

；少測(cè)兩個(gè)數(shù)據(jù)是

 

，

 

．

Answer 1

分析：（1）在測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率，需要測(cè)量有用功和總功．在此實(shí)驗(yàn)中，有用功是克服鉤碼的重力做的功，所以還需要鉤碼．同時(shí)還需要測(cè)量繩端拉力，所以還需要用到彈簧測(cè)力計(jì)．
（2）要測(cè)量機(jī)械效率，需要計(jì)算有用功和總功．W_有用=Gh、W_總=Fs，所以需要測(cè)量物體的重力、物體上升的高度、繩端拉力、繩端移動(dòng)的距離．
（3）要解決此題，需要掌握有用功、總功、機(jī)械效率的概念．W_有用=Gh、W_總=Fs、η=

W有用

W總

．
（4）要解決此題，首先根據(jù)物體上升高度與繩端移動(dòng)距離之間的關(guān)系：s=nh確定承擔(dān)物重的繩子段數(shù)，后根據(jù)繩子段數(shù)繞滑輪組．
（5）為了正確測(cè)量拉力，需要使測(cè)力計(jì)在豎直方向做勻速運(yùn)動(dòng)．
（6）要解決此題，首先要掌握物體上升高度與繩端移動(dòng)距離之間的關(guān)系：s=nh．
根據(jù)公式：η=

W有用

W總

=

Gh

Fs

=

Gh

F?nh

=

G

nF

．

解答：解：（1）在此實(shí)驗(yàn)中，提升的物體是鉤碼，同時(shí)需要用到測(cè)力計(jì)測(cè)量鉤碼的重力和繩端拉力．
故答案為：彈簧測(cè)力計(jì)；鉤碼．
（2）有用功是克服物體的重力做的功，所以需要測(cè)量物體的重力G、物體上升的高度h；總功是指繩端拉力做的功，所以需要測(cè)量繩端拉力F和繩端移動(dòng)的距離s．
故答案為：物體的重力G；物體上升的高度h；彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F；彈簧測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離s．
（3）W_有用=Gh=50N×0.15m=7.5J
W_總=Fs=20N×0.45m=9J
η=

W有用

W總

=

7.5J

9J

=83.33%
故答案為：7.5；9；83.33%．

物重/N	物體提高的高度/m	彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)/N	繩自由端拉動(dòng)距離/m	有用功/J	總功/J	機(jī)械效率
50	0.15	20	0.45	7.5	9	83.3%

（4）由題意知，繩端移動(dòng)距離是物體上升高度的3倍，所以此滑輪組由3段繩子承擔(dān)物重．
故答案為：．
（5）要正確測(cè)量繩端拉力，需要沿豎直方向勻速拉動(dòng)測(cè)力計(jì)．
故答案為：沿豎直方向勻速．
（6）根據(jù)公式η=

Gh

Fs

，其中s=3h，所以η=

G

3F

．所以在此實(shí)驗(yàn)中可以不測(cè)量物體上升的高度和繩端移動(dòng)的距離．
故答案為：刻度尺；物體上升的高度h；彈簧測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離s．

點(diǎn)評(píng)：此題是測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率，考查了有用功、總功、機(jī)械效率的計(jì)算．知道有用功是克服物體的重力做的功，總功是克服彈簧測(cè)力計(jì)做的功，機(jī)械效率是有用功與總功之比．