Question

14．物理興趣小組在測(cè)量滑輪組機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)中，利用如圖所示的滑輪組進(jìn)行了4次測(cè)量，測(cè)得數(shù)據(jù)如下表所示．

次數(shù)	鉤碼所受的重力G/N	鉤碼提升高度h/m	拉力F/N	繩端移動(dòng)距離s/m	機(jī)械效率η
1	1	0.1	0.7	0.3	47.6%
2	1	0.2	0.7	0.6	47.6%
3	2	0.1	1.1	0.3	60.6%
4	4	0.1	2.0	0.3

（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)．
（2）第4次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的機(jī)械效率為66.7%．
（3）比較1、2兩次實(shí)驗(yàn)，小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)：同一滑輪組的機(jī)械效率與重物被提升高度無(wú)關(guān)；比較第3、4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，同一滑輪組，提起的物體重力越大，機(jī)械效率越高．第4次拉力做的額外功與第3次相比增大（選填“增大”、“減小”或“不變”），由此可見機(jī)械效率提高的原因是有用功增加比額外功增加多得多，從而使有用功占總功的比值變大．
（4）小芳對(duì)上述四個(gè)機(jī)械效率取平均值，并認(rèn)為它是這個(gè)滑輪組準(zhǔn)確的機(jī)械效率．這種做法對(duì)嗎？不對(duì)，請(qǐng)說(shuō)出理由：因?yàn)榛�輪組的機(jī)械效率不是一個(gè)定值，求平均值無(wú)意義．

Answer 1

分析 （1）應(yīng)豎直勻速拉動(dòng)測(cè)力計(jì)，這樣拉力大小不變，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)穩(wěn)定；
（2）根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$計(jì)算機(jī)械效率；
（3）探究滑輪組的機(jī)械效率與重物被提升高度關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制其他因素不變，只改變物體被提高高度；
由第3、4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，找到不變量和改變的量，分析機(jī)械效率的影響因素；
根據(jù)W_額=W_總-W_有=Fs-Gh計(jì)算3、4兩次實(shí)驗(yàn)的額外功的大小比較，從而分析提高機(jī)械效率辦法；
（4）在實(shí)驗(yàn)中，使用的滑輪組相同，但提升的重物不同，使機(jī)械效率不同；因此滑輪組的機(jī)械效率不是一個(gè)固定值，多次測(cè)量取平均，無(wú)意義．

解答 解：
（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，以保證拉力大小恒定，便于讀數(shù)；
（2）由表格第4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，機(jī)械效率為：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{4N×0.1m}{2.0N×0.3m}$×100%≈66.7%；
（3）探究滑輪組的機(jī)械效率與重物被提升高度關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制其他因素不變，只改變物體被提高高度，由表格數(shù)據(jù)可知，應(yīng)比較1、2兩次實(shí)驗(yàn)；
比較第3、4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，同一滑輪組提起的物體越重，滑輪組的機(jī)械效率越高；
根據(jù)W_額=W_總-W_有=Fs-Gh，
W_額3=F₃s-G₃h=1.1N×0.3m-2N×0.1m=0.13J，
W_額4=F₄s-G₄h=2.0N×0.3m-4N×0.1m=0.2J，
所以第4次拉力做的額外功與第3次相比增大了0.07J；
W_有3=G₃h=2N×0.1m=0.2J，
W_有4=G₄h=4N×0.1m=0.4J，
有用功增大了0.2J．
由此可知，有用功增加比額外功增加多得多，從而使有用功占總功的比值變大，即機(jī)械效率增大；
（4）使用同樣的滑輪組，做的額外功相同；提起的鉤碼越重，做的有用功越多，有用功占總功的比值越大，機(jī)械效率越大，由此可知：滑輪組的機(jī)械效率與鉤碼重有關(guān)；所以小華這種做法不對(duì)，因?yàn)榛�輪組的機(jī)械效率不是一個(gè)定值，求平均值無(wú)意義．
故答案為：（1）勻速；（2）66.7；（3）1、2；提起的物體重力；增大；有用功增加比額外功增加多得多，從而使有用功占總功的比值變大；
（4）不對(duì)；因?yàn)榛�輪組的機(jī)械效率不是一個(gè)定值，求平均值無(wú)意義．

點(diǎn)評(píng) 在此實(shí)驗(yàn)中，對(duì)滑輪組的分析、機(jī)械效率公式的運(yùn)用是實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，同時(shí)，實(shí)驗(yàn)中分別探究了機(jī)械效率高低與動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)、提升物體重力等多個(gè)量的關(guān)系，因此控制變量法的運(yùn)用也十分關(guān)鍵．