Question

某物理實驗小組在做“探究滑輪組機械效率”實驗時，有以下實驗器材：滑輪組、鉤碼、細線、刻度尺、彈簧測力計．（實驗中不計細線重及摩擦）
（1）該小組用如圖所示的裝置進行實驗，在滑輪組下掛一重為G的物體，用大小為F的力勻速拉動細線的自由端使物體上升了h，那么滑輪組的機械效率η₁=______，動滑輪重 G_動=______．
（2）實驗中，若缺少______（從所列器材中選一種），仍能完成該實驗．
（3）大家在討論滑輪組的機械效率跟什么因素有關時，甲同學認為跟所提升的物重有關，乙同學則認為跟動滑輪的重有關．為了驗證甲同學的猜想，他們仍用如圖所示的裝置，換用重為2G的物體測出了機械效率η₂，η₂=______，通過比較η₁和η₂來驗證甲同學的猜想是否正確．
（4）要驗證乙同學的猜想是否正確，你將怎樣做？請將你的做法寫在橫線上：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）由圖可知繩子的有效股數為3，繩端移動的距離s=nh，根據W=Fs求出總功；根據W=Gh求出有用功，利用η=求出機械效率；不計細線重及摩擦時，根據F=（G_物+G_動）求出動滑輪的重力．
（2）根據滑輪組機械效率的表達式η=====可知不需要的實驗器材．
（3）根據滑輪組的機械效率表達式求出換用重為2G物體的機械效率．
（4）要驗證乙同學的猜想是否正確，應控制其它變量不變，改變動滑輪的重力，比較滑輪組的機械效率．
解答：解：
（1）由圖可知n=3，繩端移動的距離：s=nh=3h，
滑輪組的機械效率：
η=====，
不計細線重及摩擦時，根據F=（G_物+G_動）可得：
動滑輪的重力：G_動=nF-G．
（2）由η=====可知，實驗中缺少刻度尺也可以完成實驗．
（3）換用重為2G的物體時，滑輪組的機械效率：
η₂=====，
通過比較η₁和η₂來驗證甲同學的猜想是正確的．
（4）要驗證乙同學的猜想是否正確，應控制其它變量不變，只改變動滑輪的重力或動滑輪的個數，測出滑輪組的機械效率，比較機械效率的大小即可驗證乙同學的猜想是否正確．
故答案為：
（1）；nF-G；
（2）刻度尺；
（3）；
（4）應控制其它變量不變，只改變動滑輪的重力或動滑輪的個數，測出滑輪組的機械效率，比較機械效率的大小即可驗證乙同學的猜想是否正確．
點評：本題考查了探究滑輪組機械效率的實驗，能得出滑輪組機械效率的表達式η=和不計細線重及摩擦時拉力的表達式F=（G_物+G_動）以及控制變量法在設計實驗中的應用是關鍵．