Question

6．某同學在做“測定滑輪組機械效率”的實驗中
（1）他所準備的實驗器材有：滑輪，細繩，鐵架臺，直尺，鉤碼，還需彈簧測力計．
（2）該同學實驗時，記錄的數據在表格中，請認真填寫所缺少的部分

物重/N	物體提高的高度/m	彈簧測力計讀數/N	繩自由端拉動距離/m	有用功/J	總功/J	機械效率
50	0.15	20	0.45

（3）實驗中彈簧測力計應該做勻速直線運動．
（4）同學乙觀察并分析了甲的實驗后，認為甲的實驗中，可少用一種器材，少測兩個數據也能測出滑輪組的機械效率，通過和甲討論并經過老師的認定，他的方案是可行的，請你分析一下，去掉的器材是什么？少測哪兩個數據？
答：去掉直尺；少測兩個數據是h，s．
實驗中同學們又提出了下列假設．
假設1：滑輪組機械效率高低可能與動滑輪重有關
假設2：滑輪組機械效率高低可能與被提升的物重有關
假設3：滑輪組機械效率高低可能與物體提升高度有關
假設4：滑輪組機械效率高低可能與滑輪組繩子股數有關
一位同學設計了如圖所示的四個滑輪組，并將實際數據填入下表．（不填寫機械效率）
表一：

名稱	定滑輪	動滑輪1	動滑輪2	鉤碼
圖示
重力/N	1	1	2	2

表二：

力	F1	F2	F3	F4
大小/N	1	1.67	2	2.5
機械效率

（5）根據實驗①、②（填①、②、③、④）可知，滑輪組機械效率高低與被提升物重有關．
（6）據實驗②和④可知，滑輪組機械效率高低與繩子股數無關．
（7）通過實驗可以發(fā)現，不同滑輪組提升相同重物時，動滑輪越重，機械效率越�。�
（8）要研究滑輪組機械效率高低是否與物體提升高度有關，應該選用同一（選填“同一”或“不同”）滑輪組，提升同一重物到不同（選填“相同”或“不同”）的高度去研究．

Answer 1

分析 （1）在測量滑輪組的機械效率，需要測量有用功和總功，在此實驗中，有用功是克服鉤碼的重力做的功，所以還需要鉤碼，同時還需要測量繩端拉力，所以還需要用到彈簧測力計；
（2）利用W=Gh求出有用功；利用W=Fs求出總功，根據η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%求出機械效率；
（3）為了正確測量拉力，需要使測力計在豎直方向做勻速運動；
（4）由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{Gh}{Fnh}$×100%=$\frac{G}{nF}$×100%判斷去掉的實驗器材和少測的實驗數據；
（5）在測量滑輪組的機械效率時，需要測量物體的重力、物體上升的高度、拉力、繩端移動的距離，根據機械效率的概念計算．滑輪組由幾段繩子承擔物重，繩端移動距離就是物體上升高度的幾倍，所以測量滑輪組的機械效率時，可以不測h和s．

解答 解：（1）在此實驗中，提升的物體是鉤碼，同時需要用到測力計測量鉤碼的重力和繩端拉力；
（2）由表中數據分析可知：W有=Gh=50N×0.15m=7.5J，
總功為：W_總=Fs=20N×0.45m=9J，
機械效率為：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{7.5J}{9J}$×100%≈83%；
（3）要正確測量繩端拉力，需要沿豎直向上勻速拉動測力計；
（4）由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{Gh}{Fnh}$×100%=$\frac{G}{nF}$×100%可知，去掉的器材是刻度尺，少測哪兩個數據為物體提高的高度h和繩自由端拉動距離s；
（5）要判斷滑輪組機械效率高低與被提升物重之間的關系，需要其他條件不變，只改變物重．
（6）②、④動滑輪重力和物體重力相等，承擔物體的繩子段數不同．
（7）②③只有動滑輪的重力不同．②的機械效率是η₂=$\frac{{G}_{2}{h}_{2}}{{F}_{2}{s}_{2}}$×100%；
③的機械效率為：η₃=$\frac{{G}_{3}{h}_{3}}{{F}_{3}{s}_{3}}$×100%，所以不同滑輪組提升相同重物時，動滑輪越重，機械效率越�。�
（8）要研究滑輪組機械效率高低是否與物體提升高度有關，需要使其他條件相同，物體提升高度不同．
故答案為：（1）彈簧測力計；
（2）7.5，9，83%；
（3）勻速直線；
（4）直尺，h，s；
（5）①、②；
（6）繩子股數；
（7）��；
（8）同一，不同．

點評 此題主要通過實驗來研究影響滑輪組機械效率，研究很細致．