Question

7．小明同學(xué)在做“測定滑輪組機(jī)械效率”的實驗中．
（1）實驗中應(yīng)豎直方向勻速拉動彈簧測力計，為了能準(zhǔn)確測量繩子自由端的拉力F，應(yīng)該在彈簧測力計緩慢勻速提升（填“緩慢勻速提升”或“靜止”）時讀數(shù)．
（2）小明同學(xué)實驗時，記錄的數(shù)據(jù)在表格中，請認(rèn)真填寫所缺少的部分

物重G/N	物體提高的高度h/m	彈簧測力計讀數(shù)F/N	繩自由端拉動距離s/m	機(jī)械效率η
5	0.15	2	0.45

（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖1中畫出小明同學(xué)實驗時滑輪組的連接裝置圖．
（4）同學(xué)小麗觀察并分析了小明的實驗后，認(rèn)為小明的實驗中，可少用一種測量工具，也能測出滑輪組的機(jī)械效率．
答：去掉刻度尺；此時滑輪組的機(jī)械效率的表達(dá)式為η=$\frac{G}{3F}$×100% （依據(jù)實驗裝置圖和所測物理量）．
（5）小華在小明實驗的基礎(chǔ)上多使用一個滑輪也做了實驗（滑輪的規(guī)格相同），如圖2所示．
①小華多使用一個滑輪，目的是為了改變力的方向．
②當(dāng)小華和小明使用各自的滑輪提升相同的鉤碼時，若忽略繩重及摩擦，它們的機(jī)械效率相同（選填“相同”或“不相同”）．

Answer 1

分析 （1）實驗時應(yīng)沿豎直方向勻速拉動測力計．在使用滑輪組時，滑輪組還要克服一些機(jī)械摩擦，所以要測量滑輪組的機(jī)械效率，需使物體上升進(jìn)行讀數(shù)．
（2）根據(jù)功的計算公式求出有用功與總功，然后根據(jù)效率公式分析答題．
（3）根據(jù)鉤碼上升的高度與繩子自由端移動的距離判斷滑輪組承重繩子的有效股數(shù)，然后畫出滑輪組的繞法；
（4）由η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×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(shù)據(jù)．
（5）①定滑輪不能省力，只能改為力的方向，據(jù)此判斷；
②計算滑輪組的機(jī)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，在有用功不變的情況下，即可判斷機(jī)械效率的情況．

解答 解：（1）由二力平衡的條件可知，只有豎直向上勻速拉動彈簧測力計時，彈簧測力計的示數(shù)才和繩子的拉力相等．
在緩慢提升物體時，還需克服機(jī)械摩擦做功，所以為了測量滑輪組提升物體時的機(jī)械效率，所以需在緩慢勻速提升時讀數(shù)；
（2）效率η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{5N×0.15m}{2×0.45m}$×100%≈83.3%；
（3）由表格中數(shù)據(jù)可知，繩端移動距離是物體上升高度的3倍，所以此滑輪組由3段繩子承擔(dān)物重．故繞線如圖：

（4））由于此滑輪組由3段繩子承擔(dān)物重，則η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{F×3h}$=$\frac{G}{3F}$，所以，去掉的器材是刻度尺，少測哪兩個數(shù)據(jù)為物體提高的高度h和繩自由端拉動距離s．
（5）①由于定滑輪不能省力，只能改為力的方向，故增加一個定滑輪目的是為了改變施力方向；
②忽略繩重與摩擦，提升重物時，要克服動滑輪做額外功，由兩圖示滑輪組可知，兩滑輪組的動滑輪相同；所以當(dāng)這兩位同學(xué)使用各自的滑輪組提升相同的重物時，克服動滑輪重力做的額外功相同，做的有用功相等，總功相等，則兩滑輪組的效率相同．
故答案為：（1）勻速；緩慢勻速提升；（2）83.3%；（3）如上圖；
（4）刻度尺；η=$\frac{G}{3F}$×100%；（5）力的方向；相同．

點評 此題是測量滑輪組的機(jī)械效率，其中考查了機(jī)械效率的計算及應(yīng)用，同時還考查了影響滑輪組機(jī)械效率的因素．知道滑輪組的機(jī)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(jī)械效率越高；如果物體重不變，動滑輪越重，機(jī)械效率越低．在此題中還要了解繩端移動距離與物體上升高度的關(guān)系．