Question

3．有人說，同一機械的機械效率是不變的．小華設(shè)計了“探究滑輪組機械效率與所提升重物質(zhì)量的關(guān)系”實驗，來檢驗此說法是否正確．
（1）用筆畫線代替繩子，在圖甲中畫出最省力的繩子繞法．
（2）如圖乙所示，小華在實驗中保持滑輪組不變，改變重物的質(zhì)量，通過彈簧測力計勻速拉動繩子使重物緩緩上升，測得數(shù)據(jù)如下表（g取10N/kg）：

序號	重物質(zhì)量/kg	重物上升距離/cm	彈簧測力計示數(shù)/N	繩端移動距離/cm	機械效率
1	0.1	10	1.1	20	45.5%
2	0.2	10	1.6	20	---
3	0.3	10	2.1	20	71.4%

第2次實驗中的機械效率是62.5%；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以得到，滑輪組的機械效率隨所提升重物質(zhì)量的增大而增大．

Answer 1

分析 （1）滑輪組繩子的繞法，有兩種：一是繩子先系在定滑輪的固定掛鉤上，繞過下面的動滑輪，再繞過上面的定滑輪；二是繩子先系在動滑輪的固定掛鉤上，繞過定滑輪，然后再繞過動滑輪．本題中，要求最省力，屬于第二種．
（2）根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$×100%算出第2次實驗中的機械效率；
（3）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)得出滑輪組的機械效率隨所提升重物質(zhì)量的增大而增大．

解答 解：（1）滑輪組中只有一個動滑輪，要求最省力，繩子應(yīng)先系在動滑輪上面的掛鉤上，繞過定滑輪，再繞過動滑輪，此時n=3，如圖所示：

（2）第2次實驗中的機械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{{m}_{2}g{h}_{2}}{{F}_{2}{s}_{2}}$=$\frac{0.2kg×10N/kg×0.1m}{1.6N×0.2m}$×100%=62.5%；
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知：
當m₁=0.1kg，η₁=45.5%；
當m₂=0.2kg，η₂=62.5%；
當m₃=0.3kg，η₃=71.4%；
所以比較可知，滑輪組的機械效率隨所提升重物質(zhì)量的增大而增大．
故答案為：（1）見上圖；（2）62.5%；（3）增大．

點評 本題畫最省力的繞繩方法、滑輪組機械效率的計算、影響滑輪組機械效率的因素等知識，是一道綜合題，但難度不大．