Question

4．在“探究滑輪組機(jī)械效率”的試驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組采用圖1中A、B兩種繞線方式不同的滑輪組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了一些實(shí)際問(wèn)題．

（1）下表是實(shí)驗(yàn)中的幾組數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)诳瞻滋幪钌舷鄳?yīng)的計(jì)算結(jié)果．

實(shí)驗(yàn) 次數(shù)	滑 輪 組	物塊重 G/N	物塊上升 的高度 h/m	有用功 W有/J	拉力 F/N	彈簧測(cè)力 計(jì)移動(dòng)的 距離s/m	總功 W總/J	機(jī)械 效率
1	A	0.50	0.2	0.10	0.20	0.4	0.08	125%
2	A	1.90	0.2	0.38	0.95	0.4	0.38	100%
3	B	0.50	0.2	0.10	0.25	0.6
4	B	1.90	0.2	0.38	0.75	0.6	0.45	84.4%

（2）實(shí)際中機(jī)械效率＜（選填“＞”“＜”或“=”）而表格中1、2兩次實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率分別為100%和125%．這是什么原因？通過(guò)觀察圖2和圖3，手持彈簧測(cè)力計(jì)在豎直方向時(shí)，發(fā)現(xiàn)指針的位置不同，圖2中指針在零刻線的下方．
（3）經(jīng)過(guò)分析，找到了機(jī)械效率為100%和125%的原因是：用滑輪組A進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)比細(xì)繩實(shí)際的拉力要小，要測(cè)量值計(jì)算出總功比細(xì)繩實(shí)際拉力做的功要小，因此測(cè)得的機(jī)械效率比實(shí)際效率要高．
（4）實(shí)驗(yàn)總結(jié)：在測(cè)量滑輪組機(jī)械效率的試驗(yàn)中，考慮彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)讀數(shù)的影響，測(cè)拉力時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)一般要豎直向上勻速移動(dòng)；若彈簧測(cè)力計(jì)倒置時(shí)測(cè)拉力，要先將指針調(diào)至零刻線處．
（5）若用同一滑輪組提升更重的物體，機(jī)械效率將變大（填“變大”、“變小”、“不變”或“無(wú)法確定”）

Answer 1

分析 （1）要解決此題，需要掌握總功、有用功、機(jī)械效率的概念．知道W_總=Fs、η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$．
（2）要知道在使用滑輪組時(shí)，總要克服額外功，所以有用功總小于總功，所以機(jī)械效率總小于1．
由于彈簧測(cè)力計(jì)的彈簧測(cè)力計(jì)本身具有重力，所以如果物體的重力太小的話，造成的誤差就會(huì)很大．
（3）在分析機(jī)械效率大的原因時(shí)，關(guān)鍵是從測(cè)力計(jì)的示數(shù)著手，拉力的誤差會(huì)造成總功的誤差．所以如果拉力偏小，則總功偏小，機(jī)械效率便會(huì)偏大．
（4）要知道豎直向上拉動(dòng)測(cè)力計(jì)可以減少測(cè)力計(jì)本身對(duì)拉力的影響；
（5）分析表格中數(shù)據(jù)可知，用同一個(gè)滑輪組提升物體時(shí)，物重越大，效率越高．

解答 解：（1）總功：W_總3=F₃s₃=0.25N×0.6m=0.15J；
機(jī)械效率：η₃=$\frac{{W}_{有3}}{{W}_{總3}}$×100%=$\frac{0.1J}{0.15J}$×100%=66.7%
（2）實(shí)際中，由于有用功總小于總功，所以機(jī)械效率總小于1．
而在第1、2次實(shí)驗(yàn)中，由表格中數(shù)據(jù)由兩段繩子承擔(dān)物重，所以拉力向下，由于測(cè)力計(jì)外殼本身有重力，所以此時(shí)所測(cè)拉力偏小，計(jì)算出的總功也會(huì)偏小，從而造成機(jī)械效率偏大，甚至大于100%．
（3）因?yàn)閺椈蓽y(cè)力計(jì)本身具有重力，所以當(dāng)拉力方向豎直向下時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的重力與測(cè)力計(jì)示數(shù)之和為繩端的實(shí)際拉力．所以所測(cè)的拉力比實(shí)際的拉力要小．
因此計(jì)算的總功偏小，根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$可知，在有用功不變的情況下，總功偏小，所以測(cè)量的機(jī)械效率偏高．
（4）由于測(cè)力計(jì)本身重力的影響，所以向下拉力測(cè)力計(jì)誤差會(huì)很大，所以測(cè)力計(jì)一般要豎直向上拉動(dòng)．
（5）使用同一滑輪組時(shí)，做的額外功不變，增加鉤碼的重，增大了有用功，因此機(jī)械效率會(huì)變大．
故答案為：（1）0.15；66.7%；（2）＜；（3）小；��；（4）向上勻速；（5）變大．

點(diǎn)評(píng) 此題是測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率．考查了有關(guān)總功、機(jī)械效率的計(jì)算．同時(shí)考查了機(jī)械效率小于1的原因及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響．要注意測(cè)力計(jì)對(duì)總功的影響．