Question

17．某同學用如圖所示的實驗裝置測量滑輪組的機械效率，相關數據記錄在表中．

實驗 次數	鉤碼重/N	鉤碼上升的 高度/m	繩端的 拉力/N	繩端移動的 距離/m	機械效率
1	4	0.10	1.8	0.3
2	6	0.10	2.5	0.3
3	6	0.15	2.5

（1）實驗中，使用滑輪組提升重物時，應豎直向上勻速拉動彈簧測力計．
（2）第二次實驗中，2s內鉤碼上升的高度為0.1m，則它運動的速度為0.05m/s．
（3）第三次實驗中，繩端移動的距離為0.45m，滑輪組的機械效率為80%．
（4）分析比較第一、二兩次實驗數據，有用功W_1有＜W_2有，滑輪組的機械效率η₁＜η₂ （兩空均選填“＞”“=”或“＜”）．由此可知，可采用增加物重的方法來提高滑輪組的機械效率．

Answer 1

分析 （1）只有勻速豎直向上拉動彈簧測力計，拉力大小不變，彈簧測力計的示數穩(wěn)定；
（2）根據鉤碼上升的高度和時間，運用速度公式v=$\frac{s}{t}$計算鉤碼運動的速度；
（3）重物和動滑輪有三段繩子承擔，繩子移動的距離物體升高距離的3倍；根據公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$可計算出機械效率；
（4）根據一、二次實驗中的物重、物體升高的距離計算出有用功；根據彈簧測力計的拉力、彈簧測力計移動的距離計算出做功，然后求出機械效率，得出結論．

解答 解：
（1）實驗中應該勻速豎直向上拉動彈簧測力計，以保證彈簧測力計示數穩(wěn)定；
（2）鉤碼運動的速度為：v=$\frac{h}{t}$=$\frac{0.1m}{2s}$=0.05m/s；
（3）由圖示可知，滑輪組承重繩子有效股數n=3，
第3次測量中，繩端移動的距離s=nh=3×0.15m=0.45m；
滑輪組的機械效率：η₃=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{6N×0.15m}{2.5N×0.45m}$×100%=80%；
（4）根據第1次和第2次數據可知，有用功分別為：
W_有1=G₁h₁=4N×0.1m=0.4J；W_有2=G₂h₂=6N×0.1m=0.6J；
總功分別為：
W_總1=F₁s₁=1.8N×0.3m=0.54J；W_總2=F₂s₂=2.5N×0.3m=0.75J；
機械效率分別為：
η₁=$\frac{{W}_{有1}}{{W}_{總1}}$=$\frac{0.4J}{0.54J}$×100%≈74%；η₂=$\frac{{W}_{有2}}{{W}_{總2}}$=$\frac{0.6J}{0.75J}$×100%=80%；
兩次所用滑輪組相同，但第二次物重大于第1次物重，機械效率也大于第一次的機械效率，
所以可得：使用同一滑輪組，增加物重可以提高滑輪組的機械效率．
故答案為：（1）勻速；（2）0.05；（3）0.45；80%；（4）＜；＜；增加物重．

點評 滑輪組的機械效率跟提起的物重有關，跟物體升高的距離、移動的速度、繩子的繞法無關．通過增加提起的物重來提高機械效率．