Question

5．以下是小陳同學(xué)探究“滑輪組的機(jī)械效率跟所提升物重是否有關(guān)？”的部分過(guò)程，請(qǐng)幫助她完成下列探究．
●設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕容^同一滑輪組在提升不同重物情況下的機(jī)械效率．
（1）實(shí)驗(yàn)原理：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$．
（2）實(shí)驗(yàn)器材：滑輪組一套、鉤碼若干、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺、鐵架臺(tái)、細(xì)線．
●進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并收集數(shù)據(jù)：
（3）請(qǐng)你在圖中畫(huà)出本實(shí)驗(yàn)的繞繩方法．
（4）用同一滑輪組先后提升不同重物，相關(guān)數(shù)據(jù)收集在下面的表格中，請(qǐng)將表格數(shù)據(jù)補(bǔ)
充完整．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	動(dòng)滑輪 重G動(dòng)/N	鉤碼重 G物/N	鉤碼上升 高度h物/m	直接將鉤碼 舉高做的功 W有用/J	動(dòng)力F動(dòng)/N	動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)距離 S動(dòng)/m	使用滑輪組動(dòng)力做的功 W總/J	滑輪組的機(jī)械效率 η
1	0.53	1	0.1	0.1	0.7	0.3	0.21	47.6%
2		2	0.1	0.2	1.1	0.3	0.33
3		4	0.1	0.4	2	0.3	0.6	66.6%

●分析與論證
分析上表中的數(shù)據(jù)可以看出：
（5）同一滑輪組的機(jī)械效率不是恒定的（選填“是”或“不是”）．
（6）用同一滑輪組提升不同重物至同一高度：克服動(dòng)滑輪的重力所做的額外功相同（選填“相同”或
“不同”）；提升的物重增加時(shí)，克服摩擦和繩重所做的額外功變多（選填“多”或“少”），滑輪組的機(jī)械效率變高（選填“高”或“低”）．
●評(píng)估與拓展
（7）多次改變提升的物重測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率，目的是為了C．（填字母）
A．減小摩擦      B．多次測(cè)量取平均值減小誤差      C．獲得多組數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)原理是機(jī)械效率計(jì)算公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$；
（3）要根據(jù)繩子自由端移動(dòng)的距離和鉤碼上升高度之間的關(guān)系，判斷承擔(dān)物重的繩子的段數(shù)，它們之間的關(guān)系式是s=nh．
（4）根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$計(jì)算第2次實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率；
（5）由表格數(shù)據(jù)可直接得出同一滑輪組的機(jī)械效率是不是恒定的；
（6）根據(jù)W=Gh可得：用同一滑輪組提升不同重物至同一高度克服動(dòng)滑輪的重所做的額外功關(guān)系，計(jì)算每次實(shí)驗(yàn)的額外功可知克服摩擦和繩重所做的額外功變化情況；由表格數(shù)據(jù)可知機(jī)械效率變化；
（7）初中物理用實(shí)驗(yàn)探究物理問(wèn)題時(shí)要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，有的是為了多次測(cè)量求平均值來(lái)減小誤差；有的是多次測(cè)量發(fā)現(xiàn)變化規(guī)律；有的是為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性．

解答 解：
（1）比較同一滑輪組在提升不同重物情況下的機(jī)械效率，原理是機(jī)械效率計(jì)算公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$；
（3）由表格中數(shù)據(jù)可知，物體上升的高度h=0.1m，而繩子自由端移動(dòng)的距離為0.3m，s=3h，所以由3段繩子承擔(dān)物重，因此要從動(dòng)滑輪繞起，如圖所示：
；
（4）由表格中第2次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本次實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率為：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{0.2J}{0.33J}$×100%≈60.6%；
（5）由表格中三次實(shí)驗(yàn)可知，同一滑輪組的機(jī)械效率不是恒定的；
（6）由W=Gh可知，用同一滑輪組提升不同重物至同一高度，克服動(dòng)滑輪的重所做的額外功相同；
根據(jù)W_額=W_總-W_有，由表中數(shù)據(jù)，第1次實(shí)驗(yàn)額外功為0.21J-0.1J=0.1J；第2次實(shí)驗(yàn)額外功為0.33J-0.2J=0.11J；第3次實(shí)驗(yàn)額外功為0.6J-0.4J=0.2J；
額外功是指克服動(dòng)滑輪重和克服摩擦和繩重所做的功，由此可知克服摩擦和繩重所做的額外功變大；
由表中數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機(jī)械效率變高；
（7）多次改變提升的物重測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率，是為了進(jìn)行多次測(cè)量，獲得多組數(shù)據(jù)，總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律，使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性．
故答案為：（1）$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$；（3）見(jiàn)上圖；（4）60.6%；（5）不是；（6）相同；多；高；（7）C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了測(cè)量滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)，涉及到組裝滑輪組、滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算以及分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論、多次測(cè)量的目的等，要注意影響滑輪組機(jī)械效率因素的掌握．