Question

12．在“探究滑輪組機(jī)械效率”的實驗中，小珠和小涵采用A、B兩種繞線方式不同的滑輪組進(jìn)行實驗，請你和她們一起分析和評估．
（1）下表是實驗中的幾組數(shù)據(jù)，請在空白處填上相應(yīng)的計算結(jié)果．

實驗 次數(shù)	滑輪組	物塊重 G/N	物塊上升的高度 h/m	有用功 W有/J	拉力 F/N	彈簧測力計移動的距離S/m	總功 W總/J	機(jī)械 效率
1	A	0.50	0.2	0.1	0.2	0.4	0.08	125%
2	A	2	0.2	0.4	1	0.4	0.4	100%
3	B	0.50	0.2	0.10	0.3	0.6
4	B	2	0.2	0.4	0.8	0.6	0.48	83.3%
5	B	3	0.2	0.6	1.1	0.6	0.66	90.9%

（2）分析表格中數(shù)據(jù)可知第一組和第二組實驗得到的機(jī)械效率一定是錯誤的．小涵通過觀察圖乙找到了原因：如圖乙手持彈簧測力計在豎直方向時，指針的位置不同．所以用滑輪組A進(jìn)行實驗時，彈簧測力計的示數(shù)比細(xì)繩實際的拉力要小，因此測得的機(jī)械效率比實際效率要高．為了測出原來A種繞線方式的機(jī)械效率，小涵想在桌面上固定一個定滑輪然后就可以向上拉繩子了，請你對這種方法做評價：因為新裝的定滑輪軸處有摩擦，所以不能測出原來滑輪組的機(jī)械效率．
（3）小珠對第3、4、5組數(shù)據(jù)的計算提出了一個問題，如果測出動滑輪的重力，然后用公式η=$\frac{{G}_{動}h}{（{G}_{物}+{G}_{動}）h}$計算機(jī)械效率是不是也可以？你認(rèn)為用小珠的計算方法比用公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{{G}_{物}h}{FS}$計算出的結(jié)果偏大（選填“偏大”、“偏小”或“相等”）．實驗中如果所用動滑輪的重為0.2N，繩重可以忽略，則第6次實驗中克服摩擦做的額外功大小是0.02J．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)W_總=Fs即可求出總功；根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$即可求出第三次實驗中滑輪組的機(jī)械效率；
（2）要知道在使用滑輪組時，總要克服額外功，所以有用功總小于總功，所以機(jī)械效率總小于1；
因為新裝的定滑輪軸處有摩擦，所以不能測出原來滑輪組的機(jī)械效率；
（3）由η=$\frac{{G}_{物}h}{（{G}_{動}+{G}_{物}）h}$可知，只考慮動滑輪的重，沒有考慮繩重和摩擦；由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{{G}_{物}h}{FS}$可知，同時考慮到動滑輪重、繩重、摩擦，有用功不變，后者總功增大，所以后者機(jī)械效率偏�。�
先根據(jù)W_動=G_動h求出克服動滑輪做的功，然后根據(jù)W_總=W_有+W_動+W_摩擦即可求出克服摩擦做的額外功．

解答 解：（1）W_總3=Fs=0.3N×0.6m=0.18J；
η₃=$\frac{{W}_{3有}}{{W}_{3總}}$×100%=$\frac{0.10J}{0.18J}$×100%=55.6%；
（2）實際中，由于有用功總小于總功，所以機(jī)械效率總小于1．
而在第1、2次實驗中，由表格中數(shù)據(jù)由兩段繩子承擔(dān)物重，所以拉力向下，由于測力計外殼本身有重力，所以此時所測拉力偏小，計算出的總功也會偏小，從而造成機(jī)械效率偏大甚至大于100%．
因為新裝的定滑輪軸處有摩擦，所以不能測出原來滑輪組的機(jī)械效率；
（3）由η=$\frac{{G}_{物}h}{（{G}_{動}+{G}_{物}）h}$可知，總功等于提升動滑輪和重物做的功，條件：不考慮繩重和摩擦；
由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{{G}_{物}h}{FS}$可知，同時考慮到動滑輪重、繩重、摩擦；
兩個公式中，提起物體時有用功相同，根據(jù)η=$\frac{{G}_{物}h}{（{G}_{動}+{G}_{物}）h}$計算時總功偏小，機(jī)械效率偏大．
克服動滑輪做的功：W_動=G_動h=0.2N×0.2m=0.04J；
由W_總=W_有+W_動+W_摩擦可得，克服摩擦做的功：W_摩擦=0.66J-0.6J-0.04J=0.02J．
故答案為：（1）0.18；55.6%  （2）�。灰驗樾卵b的定滑輪軸處有摩擦，所以不能測出原來滑輪組的機(jī)械效率；（3）偏大；0.02

點評 此題是測量滑輪組的機(jī)械效率．考查了有關(guān)總功、機(jī)械效率的計算，滑輪組的機(jī)械效率跟提起物體的重力、繩重、摩擦、動滑輪重有關(guān)，跟物體升高的距離、提起的速度沒有關(guān)系，計算時要注意條件；滑輪組一定時，增大提升物體的重，有用功在總功中比值增大，機(jī)械效率升高．