Question

19．用圖示裝置探究“定滑輪和動滑輪的機械效率與所提升的物重有什么關系”，分別得到三組實驗數(shù)據(jù)如表所示．  
定滑輪：

實驗序號	鉤碼重力G/N	鉤碼移動距離s/cm	彈簧測力計示數(shù)F/N
①	1	10	1.1
②	2	10	2.2
③	3	10	3.3

動滑輪：

實驗序號	鉤碼重力G/N	鉤碼移動距離s/cm	彈簧測力計示數(shù)F/N
①	1	10	0.7
②	2	10	1.2
③	3	10	1.7

（1）實驗時，彈簧測力應沿豎直方向勻速拉動．
（2）定滑輪提升物體時，所提升物體重力增加，機械效率將不變；（不計摩擦）
（3）動滑輪提升物體時，所提升物體重力增加，機械效率將增大；分析主要原因（不計摩擦）是：額外功基本不變，提升物體越重，有用功在總功中所占比例增大，機械效率越高．
（4）求出用動滑輪第一次實驗時的機械效率是71.4%．

Answer 1

分析 （1）為了準確測量拉力，實驗中應沿豎直方向勻速拉動測力計；
（2）利用定滑輪提升物體時，忽略摩擦力，拉力大小等于物體重力，物重增大、拉力增大；
（3）根據(jù)機械效率的概念：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{有用}+{W}_{動}}$進行分析；
（4）根據(jù)η=$\frac{Gh}{Fs}$計算動滑輪的機械效率．

解答 解：（1）實驗時，為了準確測量拉力大小，彈簧測力應沿豎直方向勻速運動；
（2）由數(shù)據(jù)知，η₁=$\frac{{G}_{1}{h}_{1}}{{F}_{1}{s}_{1}}$×100%=$\frac{1N×0.1m}{1.1N×0.1m}$×100%=90.9%
η₂=$\frac{{G}_{2}{h}_{2}}{{F}_{2}{s}_{2}}$×100%=$\frac{2N×0.1m}{2.2N×0.1m}$×100%=90.9%；
η₃=$\frac{{G}_{3}{h}_{3}}{{F}_{3}{s}_{3}}$×100%=$\frac{3N×0.1m}{3.3N×0.1m}$×100%=90.9%；
定滑輪提升物體時，拉力幾乎等于物重，物重增加多少，拉力幾乎增加多少，繩端移動距離與物體上升高度相同，所以所提升物體重力增加，機械效率基本不變；
（3）對于動滑輪：s=2h
η₁=$\frac{{G}_{1}{h}_{1}}{{F}_{1}{s}_{1}}$×100%=$\frac{1N×0.1m}{0.7N×0.2m}$×100%≈71.4%
η₂=$\frac{{G}_{2}{h}_{2}}{{F}_{2}{s}_{2}}$×100%=$\frac{2N×0.1m}{1.2N×0.2m}$×100%≈83.3%
η₃=$\frac{{G}_{3}{h}_{3}}{{F}_{3}{s}_{3}}$×100%=$\frac{3N×0.1m}{1.7N×0.2m}$×100%≈88.2%
使用動滑輪時，根據(jù)機械效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Gh+{G}_{動}h}$，物體重力增大時，所做的有用功增大，不計摩擦，額外功不變，所以有用功在總功中所占比例增大，機械效率升高；
（4）由（3）分析可知，用動滑輪第一次實驗時的機械效率是71.4%．
故答案為：（1）勻速；（2）不變；（3）增大；額外功基本不變，提升物體越重，有用功在總功中所占比例增大，機械效率越高；（4）71.4．

點評 本題主要通過分析比較定滑輪和動滑輪機械效率的影響因素，考查了機械效率的計算和對效率概念的理解．