Question

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

鉤碼重 （N）	測力計 提升的高度（m）	有用功 （J）	總功 （J）	機械效率
2	0.2	0.2	0.18	111%

（2）若小紅拉動彈簧測力計，使鉤碼升高，并由彈簧測力計讀出拉力為0.9N，同時小雪用用刻度尺測出鉤碼提升的高度為0.1m，以上測量準確無誤，其他被測物理量和計算的數(shù)據(jù)如表：小雪和小紅測得滑輪組的機械效率大于100%，原因測力計提升高度計算錯誤．
（3）該滑輪組的機械效率實際為74.1%．

Answer 1

分析 （1）確定測力計的分度值，讀出示數(shù)；
實驗中應沿豎直方向勻速拉動測力計；
由圖確定承擔物重的繩子段數(shù)，根據(jù)s=nh得出鉤碼上升的高度；
根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%求出滑輪組的機械效率；
根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×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無關；
（2）滑輪組在使用中，動滑輪被幾根繩子承擔，拉力移動的距離就是物體和動滑輪移動距離的幾倍；
（3）根據(jù)公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$可計算出機械效率；

解答 解：（1）彈簧測力計的分度值是0.2N，所以拉力大小是1.2N．
實驗中要豎直向上勻速拉動彈簧測力計，彈簧測力計示數(shù)不變，便于讀數(shù)；
動滑輪和鉤碼有三段繩子承擔，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，所以鉤碼重G=3×1N=3N，
該滑輪組的機械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×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=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×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無關，所以實驗中可以沒有刻度尺；
（2）動滑輪被3段繩子承擔，拉力移動的距離就是物體和動滑輪移動距離的3倍，因此彈簧測力計提升的高度錯了，應為0.3m；
（3）滑輪組的機械效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×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）測力計提升高度計算錯誤；（3）74.1%．

點評 本題是測量滑輪組機械效率的實驗，要掌握實驗中的操作要求、s與h的關系等．