Question

（2012?鞍山三模）某興趣小組決定對“影響滑輪組機械效率大小的因素”進行研究，對于這個問題，他們提出了以下幾種猜想：
猜想1：滑輪組的機械效率可能與被提升物體的物重有關(guān)；
猜想2：滑輪組的機械上升的高度有關(guān)；
猜想3：滑輪組的機械效率可能與動滑輪的重有關(guān)．
小明用如圖甲所示的滑輪組進行了三次試驗，效率可能與被提升物體實驗數(shù)據(jù)如下表：

實驗次數(shù)	物重 G/N	物體上升的高度 h/cm	測力計的示數(shù) F/N	測力計移動的距離s/cm
1	6	3	2.5	9
2	6	5	2.5	17
3	6	8	2.5	25

（1）小明這個實驗是為了驗證猜想

2

．
（2）分析表中數(shù)據(jù)，回答以下問題：
①表中有一個數(shù)據(jù)的記錄是錯誤的，錯誤的數(shù)據(jù)是

17

．
②第三次試驗中滑輪組的機械效率是

80%

．
（3）根據(jù)小明的實驗，你可以得出的結(jié)論是滑輪組的機械效率與

物體上升的高度無關(guān)

．
（4）小紅在小明實驗的基礎(chǔ)上多使用一個動滑輪也做了實驗，如圖乙所示．
①小紅多使用一個動滑輪，目的是為了改變

動滑輪的總重

．
②當(dāng)兩位同學(xué)使用各自的滑輪組提升相同重物時，若忽略繩重及摩擦，它們的機械效率

不相同

（填“相同”或“不相同”），理由是

在有用功相同，額外功不同，則有用功占總功的百分比不同即滑輪組的機械效率不同

．

Answer 1

分析：（1）滑輪組的機械效率可能與被提升物體的物重有關(guān)、可能與上升的高度有關(guān)、可能與動滑輪的重有關(guān)，實驗探究時應(yīng)采用控制變量法，據(jù)此分析表格中的數(shù)據(jù)得出驗證的猜想；
（2）①由甲滑輪組可以繩子的有效股數(shù)，根據(jù)s=nh可知繩端移動的距離，據(jù)此分析表格中錯誤的數(shù)據(jù)；
②根據(jù)η=

W總

W有

=

Gh

Fs

=

Gh

Fnh

=

G

nF

求出第三次試驗中滑輪組的機械效率；
（3）根據(jù)η=

W總

W有

=

Gh

Fs

=

Gh

Fnh

=

G

nF

可知，滑輪組的機械效率與物體上升的高度的關(guān)系；
（4）①多使用一個動滑輪，可以使動滑輪的總重變大；
②計算滑輪組的機械效率時，若忽略繩重及摩擦，則額外功就是提升動滑輪所做的功，根據(jù)有用功占總功的百分比判斷滑輪組機械效率的變化．

解答：解：
（1）實驗中控制了物體的重和動滑輪的個數(shù)不變，改變了物體上升的高度，因此驗證了猜想2；
（2）①滑輪組繩子的有效股數(shù)為3，繩端移動的距離就是物體和動滑輪移動距離的3倍，因此第2組中17應(yīng)為15；
②第3次實驗中滑輪組的機械效率：
η=

W總

W有

=

Gh

Fs

=

Gh

Fnh

=

G

nF

=

6N

3×2.5N

=80%；
（3）根據(jù)η=

W總

W有

=

Gh

Fs

=

Gh

Fnh

=

G

nF

可知，滑輪組的機械效率物體上升的高度無關(guān)；
（4）①小紅多使用一個動滑輪，目的是為了改變動滑輪的總重；
②這兩位同學(xué)使用各自的滑輪組提升相同的重物時，若忽略繩重及摩擦，他們做的有用功相同，但額外功不同樣，有用功占總功的百分比不同即滑輪組的機械效率不同．
故答案為：
（1）2；
（2）①17；②80%；
（3）物體上升的高度無關(guān)；
（4）①動滑輪的總重；②不相同；在有用功相同，額外功不同，則有用功占總功的百分比不同即滑輪組的機械效率不同．

點評：滑輪組的機械效率和物體重、動滑輪重有關(guān)，如果動滑輪重不變，物體越重，機械效率越高；如果物體重不變，動滑輪越重，機械效率越低．
要是考慮繩重和摩擦力的話，繩重和動滑輪重都屬于機械本身重力，摩擦力越大也會使吊起同樣重的物體時使用的拉力越大，使機械效率降低，總的說，滑輪組的機械效率與物體重力、摩擦力、機械本身重力有關(guān)．要提高機械效率，應(yīng)盡量減小摩擦和機械本身重力的同時，最大限度的增加被吊物體重力．