Question

5．在“測量動滑輪機械效率”的實驗中，小明用如圖所示的動滑輪提升鉤碼，改變鉤碼的數(shù)量，正確操作，實驗數(shù)據(jù)如下．

實驗 序號	鉤碼重 G/N	鉤碼上升 高度h/cm	拉力 F/N	繩端移動的 距離s/cm
①	1.0	20.0	0.7	40.0
②	2.0	20.0	1.2	40.0
③	3.0	20.0	1.7	40.0

（1）實驗時，用手豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使掛在動滑輪下的鉤碼緩慢上升（緩慢上升/快速上升/保持平衡）．
（2）第①次實驗測得動滑輪的機械效率為71.4%．第②次實驗的有用功是0.4J．
（3）第③次實驗時，鉤碼上升的速度為0.05m/s，則拉力的功率為0.17W，靜止時拉力F的大小小于1.7N（大于1.7N/小于1.7N/等于1.7N/難以確定）．
（4）由表中實驗數(shù)據(jù)分析可知，同一動滑輪，所提升物重增大，機械效率將增大（增大/減小/不變）．

Answer 1

分析 （1）在實驗中，為了正確測出拉力的大小，應(yīng)拉動彈簧測力計豎直向上勻速緩慢上升．
（2）根據(jù)公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%將①的數(shù)據(jù)代入即可；根據(jù)W_有2=G₂h₂計算第②次實驗的有用功；
（3）拉力的功率即總功的功率，根據(jù)承擔物重的繩子段數(shù)得出拉力的速度，根據(jù)公式P=$\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}$=Fv計算拉力的功率．當靜止時，拉力不必克服摩擦力，根據(jù)分析；
（4）由表中實驗數(shù)據(jù)求出后兩次拉力的機械效率，分析物重與裝置和機械效率的變化得出結(jié)論．

解答 解：（1）在實驗時，應(yīng)用手勻速拉動彈簧測力計，使掛在動滑輪下的鉤碼緩緩上升，便于準確測量拉力的大小；
（2）由表中數(shù)據(jù)，第①次實驗測得動滑輪的機械效率為η₁=$\frac{{{G}_{1}h}_{1}}{{{F}_{1}s}_{1}}$×100%=$\frac{1N×0.2m}{0.7N×0.4m}$×100%≈71.4%…①；
第②次實驗的有用功是W_有2=G₂h₂=2N×0.2m=0.4J；
（3）由第三次數(shù)據(jù)知，繩子自由端移動的距離是物體升高距離的2倍，即s=2h，所以繩子移動速度為物體上升速度的2倍．
則拉力的功率為P_總=$\frac{Fs}{t}$=Fv=1.7N×0.05m/s×2=0.17W；
當靜止時，拉力不必克服摩擦力，所以拉力小于1.7N；
（4）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，
②的機械效率η₂=$\frac{{G}_{2}{h}_{2}}{{F}_{2}{s}_{2}}$×100%=$\frac{2.0N×0.2m}{1.2N×0.4m}$×100%≈83.3%…②；
③的機械效率η₃=$\frac{{G}_{3}{h}_{3}}{{F}_{3}{s}_{3}}$×100%=$\frac{3.0N×0.2m}{1.7N×0.4m}$×100%≈88.2%…③；
由①②③三次的機械效率及對應(yīng)表中物重的變化可得：同一動滑輪，所提升物重增大，機械效率將增大．
故答案為：（1）豎直向上勻速；緩慢上升；
（2）71.4%；0.4；
（3）0.17；小于1.7N；
（4）增大．

點評 此題測量滑輪組的機械效率，考查實驗注意事項、有用功及功率和機械效率的公式的應(yīng)用；同時考查了影響機械效率大小的因素，綜合性較強．