Question

8．某實驗小組在做探究影響滑輪組機械效率的因素的實驗，實驗裝置如圖所示，不計繩重和摩擦，得到的實驗數據如表．

次數 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
繩端移動距離s/m	0.3	0.5	0.3
機械效率η	74%		83%

（1）通過分析表格中實驗1的數據，請把實驗1裝置中繩子的繞法畫在圖（a）中．
（2）實驗2中，滑輪組的機械效率是57%．
（3）通過分析表格中的數據，實驗2是用b圖做的實驗，實驗3是用a圖做的實驗．
（4）比較1和2兩次的實驗數據可得出結論：使用不同的滑輪組提升相同的重物時，動滑輪的個數越多，滑輪組的機械效率越低；比較1和3兩次的實驗數據可得出結論：使用同一滑輪組，增加鉤碼的重可以提高滑輪組的機械效率．

Answer 1

分析 （1）根據繩端移動距離s與物體上升高度h之間的關系，判斷出承擔物重的繩子段數，纏繞滑輪組；
（2）根據η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$求出第二次實驗滑輪組的機械效率；
（3）根據表中s和h的關系，確定承擔物重的繩子股數n，再根據n的大小確定滑輪組的結構回答；
（4）在不考慮繩重和摩擦時，滑輪組的機械效率跟提起的物重、動滑輪的重有關，在提起的物重一定時，動滑輪越重，機械效率越低；
在動滑輪重相同時，提起的物體越重，機械效率越高．

解答 解：
（1）由表格中數據知，s=3h，可知滑輪組由3段繩子承擔物重，所以應從動滑輪繞起，如圖所示：

（2）第三次實驗滑輪組的機械效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{4N×0.1m}{1.4N×0.5m}$×100%≈57%；
（3）實驗2中，s=5h，即承擔物重的繩子股數n=5，所以使用圖b做的實驗；
實驗3中，s=3h，即承擔物重的繩子股數n=3，所以使用圖a做的實驗；
（4）由實驗1和實驗2的數據分析：使用不同的滑輪組提升相同的重物時，動滑輪的個數越多，滑輪組的機械效率低；
由實驗1和實驗3可得：使用同一滑輪組，物體越重，滑輪組的機械效率越高，所以增加物體的重力，可以提高滑輪組的機械效率．
故答案為：（1）見上圖；（2）57%；（3）b；a；（4）低；增加鉤碼的重．

點評 在此實驗中，對滑輪組的分析、機械效率公式的運用是實驗的基礎，同時，實驗中分別探究了機械效率高低與動滑輪個數、提升物體重力等多個量的關系，因此控制變量法的運用也十分關鍵．