Question

6．小雪和小紅利用刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)、鉤碼等實(shí)驗(yàn)器材在“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，一起組裝好如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，分別記下了鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)的位置．
（1）由圖可知拉力大小為1.2N．實(shí)驗(yàn)中彈簧測(cè)力計(jì)沿豎直方向勻速移動(dòng)15cm，則鉤碼上升的高度為5cm，已知每只鉤碼重1N，該滑輪組的機(jī)械效率為83.3%．測(cè)滑輪組機(jī)械效率可以少上述器材中的刻度尺這一實(shí)驗(yàn)器材．     

鉤碼重 （N）	測(cè)力計(jì) 提升的高度（m）	有用功 （J）	總功 （J）	機(jī)械效率
2	0.2	0.2	0.18	111%

（2）若小紅拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼升高，并由彈簧測(cè)力計(jì)讀出拉力為0.9N，同時(shí)小雪用用刻度尺測(cè)出鉤碼提升的高度為0.1m，以上測(cè)量準(zhǔn)確無(wú)誤，其他被測(cè)物理量和計(jì)算的數(shù)據(jù)如表：小雪和小紅測(cè)得滑輪組的機(jī)械效率大于100%，原因測(cè)力計(jì)提升高度計(jì)算錯(cuò)誤．
（3）該滑輪組的機(jī)械效率實(shí)際為74.1%．

Answer 1

分析 （1）確定測(cè)力計(jì)的分度值，讀出示數(shù)；
實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向勻速拉動(dòng)測(cè)力計(jì)；
由圖確定承擔(dān)物重的繩子段數(shù)，根據(jù)s=nh得出鉤碼上升的高度；
根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%求出滑輪組的機(jī)械效率；
根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{Gh}{Fnh}$×100%=$\frac{G}{nF}$×100%可知效率大小與物體被提升的高度h無(wú)關(guān)；
（2）滑輪組在使用中，動(dòng)滑輪被幾根繩子承擔(dān)，拉力移動(dòng)的距離就是物體和動(dòng)滑輪移動(dòng)距離的幾倍；
（3）根據(jù)公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$可計(jì)算出機(jī)械效率；

解答 解：（1）彈簧測(cè)力計(jì)的分度值是0.2N，所以拉力大小是1.2N．
實(shí)驗(yàn)中要豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)不變，便于讀數(shù)；
動(dòng)滑輪和鉤碼有三段繩子承擔(dān)，因此鉤碼上升的高度h=$\frac{1}{3}$×15cm=5cm；
該滑輪組提升的鉤碼有3個(gè)，所以鉤碼重G=3×1N=3N，
該滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{Gh}{Fnh}$×100%=$\frac{G}{nF}$×100%=$\frac{3N}{3×1.2N}$×100%≈83.3%．
根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{Gh}{Fnh}$×100%=$\frac{G}{nF}$×100%可知效率大小與物體被提升的高度h無(wú)關(guān)，所以實(shí)驗(yàn)中可以沒(méi)有刻度尺；
（2）動(dòng)滑輪被3段繩子承擔(dān)，拉力移動(dòng)的距離就是物體和動(dòng)滑輪移動(dòng)距離的3倍，因此彈簧測(cè)力計(jì)提升的高度錯(cuò)了，應(yīng)為0.3m；
（3）滑輪組的機(jī)械效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{2N×0.1m}{0.9N×0.3m}$×100%≈74.1%；
故答案為：（1）1.2；豎直；勻速；5；83.3%；刻度尺；（2）測(cè)力計(jì)提升高度計(jì)算錯(cuò)誤；（3）74.1%．

點(diǎn)評(píng) 本題是測(cè)量滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)，要掌握實(shí)驗(yàn)中的操作要求、s與h的關(guān)系等．