Question

18．小宇在“研究滑輪組機械效率”的實驗中，用如圖甲所示的滑輪組進行了三次實驗，實驗數據如表：

實驗次數	物重 G/N	物體上升的高度h/cm	測力計的示數F/N	測力計移動的距離s/cm
1	6	3		9
2	6	5	2.5	15
3	6	8	2.5	24

（1）分析表中數據，回答以下問題：
①第1次實驗測力計示數如圖是2.5N
②第3次實驗中滑輪組的機械效率是80%；
③滑輪組的機械效率與物體上升的高度無關．
（2）小紅在小宇實驗的基礎上多使用一個滑輪也做了實驗，如圖乙所示．
①小紅多使用一個滑輪，目的是為了改變施力的方向；
②當這兩位同學使用各自的滑輪組提升相同的重物時，若忽略繩重及摩擦，它們的機械效率相同（相同/不相同），理由是：不計繩重和摩擦，由公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Gh+{G}_{動}h}$=$\frac{G}{G+{G}_{動}}$可知，兩位同學用滑輪組提升的重物及動滑輪重都相同，所以機械效率相同．．（要有公式推理過程）

Answer 1

分析 （1）①讀取彈簧測力計示數時，應先明確其分度值，再觀察指針所指示的位置進行讀數；
②利用公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$可求出第3次實驗中的機械效率；
③計算比較三次實驗的機械效率，發(fā)現三次的機械效率是相同的，再根據物重均相同，只有物體上升的高度不同，可得出滑輪組的機械效率與物體上升的高度是否有關；
（2）①讀圖可知，小紅多使用的是一個定滑輪，定滑輪不能省力，卻能改變用力的方向；
②在忽略繩重及摩擦的情況下，如果物重相同、動滑輪也相同，則說明有用功、額外功都是相同的，當然最終的機械效率也會相同．

解答 解：
（1）①讀圖可知，彈簧測力計的分度值為0.1N，故其示數為2N+0.5N=2.5N；
②將表中相關數據代入公式計算得：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$$\frac{6N×0.08m}{2.5N×0.24m}$×100%=80%；
③分析表中的數據可以看出，在其他條件均相同的情況下，只改變了物體上升的高度，但最終的機械效率是不變的，故可得出結論：滑輪組的機械效率與物體上升的高度無關；
（2）①圖乙中增加的是一個定滑輪，定滑輪只能直到改變力的方向的作用，因此，其目的是為了改變施力的方向；
②不計繩重和摩擦，由公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Gh+{G}_{動}h}$=$\frac{G}{G+{G}_{動}}$可知，兩位同學用滑輪組提升的重物及動滑輪重都相同，所以機械效率相同．
故答案為：
（1）①2.5；  ②80%；  ③物體上升的高度；
（2）①施力的方向；  ②相同；不計繩重和摩擦，由公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Gh+{G}_{動}h}$=$\frac{G}{G+{G}_{動}}$可知，兩位同學用滑輪組提升的重物及動滑輪重都相同，所以機械效率相同．

點評 （1）主要考查了彈簧測力計的讀數、機械效率公式的簡單計算、對表中數據的初分析，難度不大，但內容卻很重要；
（2）分析實驗條件改變時對滑輪組機械效率的影響，從本質上理解影響滑輪組機械效率的因素有哪些，尤其是要求的推理過程有一定難度，需要從公式的角度進行推理，這樣才更有說服力．