Question

1．在“探究影響滑輪組機械效率的因素”實驗中，小紅用如圖所示的滑輪組分別做了三次實驗，第一次使用塑料滑輪，第二次使用鋁制滑輪，第三次使用鐵制滑輪，實驗數據記錄如下表：

實驗次數	物重G/N	物體上升的距離h/cm	彈簧測力計的讀數F/N	彈簧測力計上升的距離　s/cm	機械效率η
1	3	10	1.6	30	62.5%
2	3	10	2	30
3	3	10	2.5	30	40%

（1）這個實驗使用的測量工具是刻度尺和彈簧測力計．
（2）在實驗操作中應沿豎直向上勻速拉動彈簧測力計．
（3）在表中的空格處填上第二次實驗的機效率為50%．
（4）從實驗數據分析可知：用同一滑輪組提升同一物體時，動滑輪越重，滑輪組的機械效率越低．
（5）若不計繩重與摩擦，根據第3次實驗數據可知：鐵制的滑輪重4.5N，如果用鐵制的滑輪提升的重物重力增大到18N時機械效率為80%．

Answer 1

分析 （1）測量滑輪組的機械效率是需要測量物體的重力G、物體上升的高度h、繩端拉力F、繩端移動的距離s．所以需要用到彈簧測力計和刻度尺．
（2）要知道需正確測量繩端拉力，需要使測力計在豎直方向勻速運動．
（3）要解決此題需要掌握滑輪組的機械效率的概念：有用功與總功之比．計算公式為η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$．
（4）要知道滑輪組的機械效率與動滑輪的重力有關，提升同一物體，所做有用功不變．動滑輪的越重，所做的額外功越多，滑輪組的機械效率越低．
（5）根據η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{有}+{W}_{額}}$=$\frac{Gh}{Gh{+G}_{輪}h}$=$\frac{G}{G+{G}_{輪}}$解答．

解答 解：（1）在此實驗中需要測量物體上升的高度和繩端移動的距離，所以還需要用到刻度尺．
（2）此實驗拉力方向向上，為了能準確測量繩端拉力，需拉著測力計在豎直豎直向上運動．
（3）滑輪組的機械效率為：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{3N×0.1m}{2N×0.3m}$=50%．
（4）由表格中的數據可知，在提升同一物體時，所做有用功相同，動滑輪越重，所做的額外功越多，則總功就越大，機械效率越低．
（5）若不計繩重與摩擦，根據第3次實驗數據可知：η₃=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{有}+{W}_{額}}$=$\frac{Gh}{Gh{+G}_{輪}h}$=$\frac{G}{G+{G}_{輪}}$，帶入數據得：40%=$\frac{3N}{3N+{G}_{輪}}$，解得：G_輪=4.5N；
如果用鐵制的滑輪提升的重物時機械效率為80%，則：
η'=$\frac{G'}{G'+{G}_{輪}}$，帶入數據得：80%=$\frac{G'}{G'+4.5N}$，解得G'=18N．
故答案為：（1）刻度尺；（2）勻速；（3）50%；（4）低；（5）4.5；18．

點評 此題是探究滑輪組的機械效率，主要考查了實驗中所用的測量器材．同時考查了滑輪組機械效率的計算、物重和動滑輪重對滑輪組機械效率的影響以及η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{有}+{W}_{額}}$=$\frac{Gh}{Gh{+G}_{輪}h}$=$\frac{G}{G+{G}_{輪}}$的應用．