Question

某實(shí)驗(yàn)小組在用下圖所示的裝置研究“滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)如下表所示．

實(shí)驗(yàn)次數(shù) 物理量	1	2	3
鉤碼重G/N	4	4	6
鉤碼上升高度h/m	0.1	0.1	0.1
繩端拉力F/N．	1.8	1.4	2.4
繩端移動(dòng)距離s/m	0.3	0.5	0.3
機(jī)械效率η	74%	57%

若不計(jì)繩重和摩擦請(qǐng)解決以下問題：
（1）從表中數(shù)據(jù)可分析出實(shí)驗(yàn)1是用

（a）

圖做的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)2是用

（b）

圖做的實(shí)驗(yàn)．
（2）在表中的第三次實(shí)驗(yàn)中，小明提升鉤碼上升用了3s，求小明拉力的功率及該滑輪組的機(jī)械效率并填入表中．
（3）通過實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2的數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論：使用不同的滑輪組提升相同的重物時(shí)，可以看出滑輪組的機(jī)械效率與

動(dòng)滑輪的重力或動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)

有關(guān)；
（4）比較實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)3可得結(jié)論：使用同一滑輪組，機(jī)械效率與

所提升物體的重力

有關(guān)．
（5）通過實(shí)驗(yàn)．請(qǐng)?zhí)岢鲆粋�(gè)可以增大滑輪組機(jī)械效率的合理建議．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)表中s和h的關(guān)系，確定承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n，再根據(jù)n的大小確定滑輪組的結(jié)構(gòu)回答；
（2）根據(jù)W=Fs求出總功，利用P=

W

t

求出小明拉力的功率，根據(jù)W=Gh求出有用功，利用根據(jù)η=

W有

W總

×100%求出第三次實(shí)驗(yàn)滑輪組的機(jī)械效率；
（3）在不考慮繩重和摩擦?xí)r，滑輪組的機(jī)械效率跟提起的物重、動(dòng)滑輪的重有關(guān)，在提起的物重一定時(shí)，動(dòng)滑輪越重，機(jī)械效率越低；
（4）在動(dòng)滑輪重相同時(shí)，提起的物體越重，機(jī)械效率越高；
（5）利用控制變量法歸納提高滑輪組機(jī)械效率的方法．

解答：解：（1）實(shí)驗(yàn)1中，s=3h，即承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=3，所以使用圖（a）做的實(shí)驗(yàn)；
實(shí)驗(yàn)2中，s=5h，即承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=5，所以使用圖（b）做的實(shí)驗(yàn)；
（2）第三次實(shí)驗(yàn)中：
小明拉力的功率P=

W總

t

=

Fs

t

=

2.4N×0.3m

0.3s

=0.24W，
滑輪組的機(jī)械效率：
η=

W有

W總

×100%=

Gh

Fs

×100%=

6N×0.1m

2.4N×0.3m

×100%≈83.3%；
（3）由實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2的數(shù)據(jù)分析：使用不同的滑輪組提升相同的重物時(shí)，動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)越多，滑輪組的機(jī)械效率低；
（4）由實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)3可得：使用同一滑輪組，物體越重，滑輪組的機(jī)械效率越高，所以增加物體的重力，可以提高滑輪組的機(jī)械效率；
（5）提高滑輪組的機(jī)械效率可以：a、減輕動(dòng)滑輪和繩的自重以及繩與輪、輪和軸之間的摩擦；b、在繩子能承受的拉力范圍內(nèi)，增大物重．
故答案為：
（1）（a）；（b）；
（2）小明拉力的功率為0.24W，該滑輪組的機(jī)械效率為83.3%；
（3）動(dòng)滑輪的重力或動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)；
（4）所提升物體的重力；
（5）減小動(dòng)滑輪的重力或者增大提升物體的重力．

點(diǎn)評(píng)：在本實(shí)驗(yàn)中，對(duì)滑輪組的分析、機(jī)械效率公式的運(yùn)用是實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，同時(shí)，實(shí)驗(yàn)中分別探究了機(jī)械效率高低與動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)、提升物體重力等多個(gè)量的關(guān)系，因此控制變量法的運(yùn)用也十分關(guān)鍵．