Question

16．小玲在“測量滑輪組機械效率”的實驗中，用如圖甲所示的滑輪組進行了三次實驗，實驗數(shù)據(jù)如表格：

實驗 次數(shù)	物重 G/N	物體上升的高度h/cm	測力計的示數(shù)F/N	測力計移動的離s/cm
1	6	5	2.5	15
2	6	10	2.5	20
3	6	15	2.5	45

（1）分析表中數(shù)據(jù)，回答以下問題：
①表中有一個數(shù)據(jù)的記錄是錯誤的，錯誤的數(shù)據(jù)是20．
②第3次實驗中滑輪組的機械效率是80%．
③由實驗數(shù)據(jù)可知：滑輪組的機械效率與物體上升的高度無關(guān)．（填“有關(guān)”或“無關(guān)”）．
（2）小紅在小鈴實驗的基礎(chǔ)上，多使用一個滑輪也做了實驗，如圖乙所示．
①小紅多使用一個滑輪，目的是為了改變拉力方向．
②當這兩位同學(xué)使用各自的滑輪組提升相同的重物時，若忽略繩重及摩擦，它們的機械效率相同（選填“相同”或“不相同”）．理由是兩滑輪組所做的有用功和額外功都相同．
③但在實驗后發(fā)現(xiàn)，計算出來兩者的機械效率并不相同，且乙圖的機械效率比甲圖的要大一些，下列說法中，解釋合理的是D．
A、乙圖 多使用一個滑輪，多做了額外功
B、乙圖多使用一個滑輪，少做了額外功
C、乙圖多使用一個滑輪，繩子的摩擦阻力大一些
D、乙圖的彈簧測力計向下拉時，內(nèi)部的彈簧受到重力作用致使讀數(shù)偏�。�

Answer 1

分析 （1）①由圖甲可知，通過動滑輪繩子的段數(shù)n=3，根據(jù)s=nh分析可知錯誤數(shù)據(jù)；
②由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$計算第3次實驗中滑輪組的機械效率；
③由η=$\frac{G}{nF}$分析三次實驗數(shù)據(jù)，可知三次機械效率相同，找到相同的量與不同量可得結(jié)論；
（2）①由圖乙知增加了一個定滑輪，根據(jù)定滑輪特點可知其目的；
②分析所做有用功和總功，根據(jù)機械效率公式分析可得；
③根據(jù)彈簧測力計的自身重力對拉力大小的影響進行分析．

解答 解：
（1）①由圖甲可知，通過動滑輪繩子的段數(shù)n=3，即s=3h，由表中數(shù)據(jù)可知，第2次實驗分析可知測力計移動的距離：s=3×10cm=30cm，所以錯誤的數(shù)據(jù)是20；
②由第3次實驗數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機械效率為：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{6N×0.15m}{2.5N×0.45m}$×100%=80%；
③由η=$\frac{G}{nF}$使用同一滑輪組n值相同，由三次實驗數(shù)據(jù)，三次實驗的物重相同，測力計的示數(shù)相同，所以三次機械效率相同，但在三次實驗中物體上升高度不同，所以可知：同一滑輪組機械效率的高低與物體上升高度無關(guān)；
（2）①由圖乙知增加了一個定滑輪，根據(jù)定滑輪特點可知，這樣可以改變繩子自由端拉力的方向；
②這兩位同學(xué)使用各自的滑輪組提升相同的重物時，若忽略繩重及摩擦，他們做的有用功相同，額外功也一樣，因此總功相同，也就是機械效率不變；
③由甲圖可知，彈簧測力計豎直向上拉繩子，彈簧測力計的示數(shù)等于繩子受到的拉力；由乙圖可知，彈簧測力計豎直向下拉繩子，彈簧測力計的示數(shù)等于繩子受到的拉力與彈簧測力計的重力之差，造成乙中測量的拉力偏小，根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$可知，乙滑輪組的機械效率偏高，故D正確．
故答案為：（1）①20；②80%；③無關(guān)；（2）①拉力方向；②相同；兩滑輪組所做的有用功和額外功都相同；②D．

點評 本題是滑輪組機械效率的實驗，考查了數(shù)據(jù)分析、機械效率的計算等．滑輪組的機械效率與物體重力、摩擦力、機械本身重力有關(guān)．要提高機械效率，應(yīng)盡量減小摩擦和機械本身重力的同時，最大限度的增加被吊物體重力．