Question

5．在“測定動滑輪機械效率”的實驗中，小明用如圖所示的動滑輪提升鉤碼，不計繩重及摩擦，改變鉤碼的數(shù)量，正確操作后，記錄的實驗數(shù)據(jù)如表：

實驗 序號	鉤碼重G/N	鉤碼上升的高度 h/cm	拉力F/N	繩端移動的距離s/cm
①	1.0	20.00	0.7	40.00
②	2.0	20.00	1.2	40.00
③	3.0	20.00	1.7	40.00

（1）實驗時，用手豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使掛在動滑輪下的鉤碼緩緩上升．
（2）第①次實驗時，測得動滑輪的機械效率為71.4%．
（3）第②次實驗時，若鉤碼靜止，拉力F的大小會等于（選填“大于”、“小于”或“等于”）1.2N．
（4）第③次實驗時，若鉤碼上升的速度為0.05m/s，則拉力F的功率為0.17W．
（5）由表中實驗數(shù)據(jù)，可以求得動滑輪重為0.4N．
（6）由表中實驗數(shù)據(jù)分析可知，同一動滑輪，所提升物重增大，機械效率將增大（選填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）在實驗中，為了正確測出拉力的大小，應(yīng)拉動彈簧測力計勻速上升；
（2）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)，利用η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$求出動滑輪的機械效率；
（3）若鉤碼靜止，裝置仍處于平衡狀態(tài)，因為不計繩重及摩擦，所以拉力大小不變；
（4）拉力的功率即總功的功率，根據(jù)承擔(dān)物重的繩子段數(shù)得出繩端移動的速度，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv計算拉力的功率；
（5）不計繩重及摩擦，根據(jù)F=$\frac{1}{n}$（G+G_動）的變形公式計算動滑輪重力；
（6）由表中實驗數(shù)據(jù)分析，機械效率的變化和物重變化的關(guān)系．

解答 解：（1）在實驗時，要準(zhǔn)確地測量繩端的拉力，應(yīng)用手豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使掛在動滑輪下的鉤碼緩緩上升．
（2）由表中實驗數(shù)據(jù)可知，第①次實驗測得動滑輪的機械效率：
η₁=$\frac{{G}_{1}{h}_{1}}{{F}_{1}{s}_{1}}$=$\frac{1N×0.2m}{0.7N×0.4m}$×100%≈71.4%；
（3）若鉤碼靜止，裝置仍處于平衡狀態(tài)，因為不計繩重及摩擦，所以拉力大小不變，等于1.2N．
（4）動滑輪承重的繩子段數(shù)n=2，
則繩子自由端移動的速度：v_繩=2v_鉤碼=2×0.05m/s=0.1m/s，
第③次實驗時，拉力的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv_繩=1.7N×0.1m/s=0.17W；
（5）在第①次實驗中，G=1N，F(xiàn)=0.7N，
不計繩重及摩擦，根據(jù)F=$\frac{1}{n}$（G+G_動）可得動滑輪的重力：
G_動=nF-G=2×0.7N-1N=0.4N；
（6）根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，②③兩次實驗動滑輪的機械效率分別為：
η₂=$\frac{{G}_{2}{h}_{2}}{{F}_{2}{s}_{2}}$=$\frac{2N×0.2m}{1.2N×0.4m}$×100%≈83.3%；
η₂=$\frac{{G}_{3}{h}_{3}}{{F}_{3}{s}_{3}}$=$\frac{3N×0.2m}{1.7N×0.4m}$×100%≈88.2%；
根據(jù)三次的機械效率及物重的變化可得：同一動滑輪，所提升物重增大，機械效率將增大．
故答案為：
（1）豎直向上勻速；（2）71.4%；（3）等于；（4）0.17；（5）0.4；（6）增大．

點評 本題是測量滑輪組的機械效率，首先要熟練掌握機械效率的公式，會利用公式進行計算；同時考查了影響機械效率大小的因素及有關(guān)功率的計算，注意公式的推導(dǎo)．