Question

15．小明在“測滑輪組機械效率”的實驗中，用如圖甲所示的滑輪組進行了三次實驗，實驗數(shù)據(jù)如下表：

實驗次數(shù)	物重G/N	物體上升的高度h/cm	測力計的示數(shù)F/N	測力計移動的距離s/cm
1	6	3	2.5	9
2	6	5	2.5	17
3	6	8	2.5	24

（1）分析表中數(shù)據(jù)，回答以下問題：
①在測量測力計移動的距離時，有一個數(shù)據(jù)的記錄錯誤，錯誤的數(shù)據(jù)是17，應(yīng)改為15；
②第3次實驗中滑輪組的機械效率是80%；
③由表格中的數(shù)據(jù)可知：滑輪組的機械效率與物體上升的高度無關(guān)．
（2）小紅在小明實驗的基礎(chǔ)上多使用一個滑輪也做了實驗，如圖乙所示．小紅多使用一個滑輪，目的是為了改變拉力的方向；
②當(dāng)這兩位同學(xué)使用各自的滑輪組提升相同的重物時，若忽略繩重及摩擦，它們的機械效率相同（選填“相同”或“不相同”）．

Answer 1

分析 （1）①由圖甲所示滑輪組求出滑輪組承重繩子的有效股數(shù)，根據(jù)s=nh分析答題；
②根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)，應(yīng)用效率公式求出滑輪組的機械效率；
③分析表中實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)實驗控制的變量與實驗數(shù)據(jù)，得出實驗結(jié)論；
（2）①由實驗裝置可知，小紅多使用一個滑輪的目的；
②計算滑輪組的機械效率時，若忽略繩重及摩擦，則額外功就是提升動滑輪所做的功．

解答 解：
（1）①由圖甲所示滑輪組可知，滑輪組承重的繩子有效股數(shù)n=3；
由表中實驗數(shù)據(jù)可知，第2次實驗時，鉤碼上升高度為5cm，則測力計移動距離應(yīng)為s=3h=3×5cm=15cm，而表中實驗數(shù)據(jù)是測力計移動距離為17cm，所以，數(shù)據(jù)17錯誤，正確的數(shù)據(jù)為15；
②由表中實驗數(shù)據(jù)可知，第3次實驗時，滑輪組的機械效率：
η₃=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{6N×0.08m}{2.5N×0.24m}$×100%=80%；
③第1次實驗時的機械效率：η₁=$\frac{{W}_{有用1}}{{W}_{總1}}$=$\frac{{G}_{1}{h}_{1}}{{F}_{1}{s}_{1}}$=$\frac{6N×0.03m}{2.5N×0.09m}$×100%=80%，
同理可得η₂=80%；
比較可知，使用同一滑輪組，提升鉤碼的重力相同，而物體提升的高度不同，但滑輪組的機械效率相同，由此可知，滑輪組的機械效率與物體上升高度無關(guān)；
（2）①如圖乙所示，小紅多使用一個滑輪（該滑輪為定滑輪），其作用是改變拉力的方向；
②這兩位同學(xué)使用各自的滑輪組提升相同的重物時，
若忽略繩重及摩擦，則機械效率η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Gh+{G}_{動}h}$=$\frac{G}{G+{G}_{動}}$，因為物體重力相同、動滑輪重力相同，所以兩滑輪組的機械效率相同．
故答案為：（1）①17；15；②80%；③物體上升的高度；（2）①拉力的方向； ②相同．

點評 滑輪組的機械效率和物體重、動滑輪重有關(guān)，如果動滑輪重不變，物體越重，機械效率越高；如果物體重不變，動滑輪越重，機械效率越低．