Question

12．在“探究滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你和她們一起分析和評(píng)估．
（1）下表是實(shí)驗(yàn)中的幾組數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)诳瞻滋幪钌舷鄳?yīng)的計(jì)算結(jié)果．

實(shí)驗(yàn) 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(cè)力計(jì)移動(dòng)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(shí)驗(yàn)得到的機(jī)械效率一定是錯(cuò)誤的．小涵通過觀察圖乙找到了原因：如圖乙手持彈簧測(cè)力計(jì)在豎直方向時(shí)，指針的位置不同．所以用滑輪組A進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)比細(xì)繩實(shí)際的拉力要小，因此測(cè)得的機(jī)械效率比實(shí)際效率要高．為了測(cè)出原來(lái)A種繞線方式的機(jī)械效率，小涵想在桌面上固定一個(gè)定滑輪然后就可以向上拉繩子了，請(qǐng)你對(duì)這種方法做評(píng)價(jià)：因?yàn)樾卵b的定滑輪軸處有摩擦，所以不能測(cè)出原來(lái)滑輪組的機(jī)械效率．
（3）小珠對(duì)第3、4、5組數(shù)據(jù)的計(jì)算提出了一個(gè)問題，如果測(cè)出動(dòng)滑輪的重力，然后用公式η=$\frac{{G}_{動(dòng)}h}{（{G}_{物}+{G}_{動(dòng)}）h}$計(jì)算機(jī)械效率是不是也可以？你認(rèn)為用小珠的計(jì)算方法比用公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{{G}_{物}h}{FS}$計(jì)算出的結(jié)果偏大（選填“偏大”、“偏小”或“相等”）．實(shí)驗(yàn)中如果所用動(dòng)滑輪的重為0.2N，繩重可以忽略，則第6次實(shí)驗(yàn)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=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$即可求出第三次實(shí)驗(yàn)中滑輪組的機(jī)械效率；
（2）要知道在使用滑輪組時(shí)，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?yàn)樾卵b的定滑輪軸處有摩擦，所以不能測(cè)出原來(lái)滑輪組的機(jī)械效率；
（3）由η=$\frac{{G}_{物}h}{（{G}_{動(dòng)}+{G}_{物}）h}$可知，只考慮動(dòng)滑輪的重，沒有考慮繩重和摩擦；由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{{G}_{物}h}{FS}$可知，同時(shí)考慮到動(dòng)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(dòng)=G_動(dòng)h求出克服動(dòng)滑輪做的功，然后根據(jù)W_總=W_有+W_動(dòng)+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=$\frac{{W}_{3有}}{{W}_{3總}(cāng)}$×100%=$\frac{0.10J}{0.18J}$×100%=55.6%；
（2）實(shí)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(shí)驗(yàn)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(cè)力計(jì)外殼本身有重力，所以此時(shí)所測(cè)拉力偏小，計(jì)算出的總功也會(huì)偏小，從而造成機(jī)械效率偏大甚至大于100%．
因?yàn)樾卵b的定滑輪軸處有摩擦，所以不能測(cè)出原來(lái)滑輪組的機(jī)械效率；
（3）由η=$\frac{{G}_{物}h}{（{G}_{動(dòng)}+{G}_{物}）h}$可知，總功等于提升動(dòng)滑輪和重物做的功，條件：不考慮繩重和摩擦；
由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{{G}_{物}h}{FS}$可知，同時(shí)考慮到動(dòng)滑輪重、繩重、摩擦；
兩個(gè)公式中，提起物體時(shí)有用功相同，根據(jù)η=$\frac{{G}_{物}h}{（{G}_{動(dòng)}+{G}_{物}）h}$計(jì)算時(shí)總功偏小，機(jī)械效率偏大．
克服動(dòng)滑輪做的功：W_動(dòng)=G_動(dòng)h=0.2N×0.2m=0.04J；
由W_總=W_有+W_動(dòng)+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�?yàn)樾卵b的定滑輪軸處有摩擦，所以不能測(cè)出原來(lái)滑輪組的機(jī)械效率；（3）偏大；0.02

點(diǎn)評(píng) 此題是測(cè)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(jì)算，滑輪組的機(jī)械效率跟提起物體的重力、繩重、摩擦、動(dòng)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(jì)算時(shí)要注意條件；滑輪組一定時(shí)，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．