Question

10．小炎同學(xué)采用如圖所示的裝置“測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率”，測(cè)量數(shù)據(jù)如表所示．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	物重G/N	物體上升的高度h/cm	測(cè)力計(jì)的示數(shù)F/N	測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離s/cm
1	6	3	2.5	9
2	6	6	2.5	14
3	6	10	3.2	30

（1）分析表中數(shù)據(jù)，回答以下問(wèn)題：
①表中第2次實(shí)驗(yàn)記錄是錯(cuò)誤的；
②第3次實(shí)驗(yàn)中滑輪組的機(jī)械效率是62.5%；
③分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得，滑輪組機(jī)械效率與物體上升的高度無(wú)關(guān)．
（2）在小炎的探究基礎(chǔ)上，小紅同學(xué)想探究滑輪組的機(jī)械效率與滑輪組的繞線是否有關(guān)，請(qǐng)你在圖乙中畫(huà)出小紅的實(shí)驗(yàn)裝置圖．若忽略繩重及摩擦，兩組裝置的機(jī)械效率相同（選填“相同”或“不相同”）．
（3）小軍也用如圖甲所示的滑輪組完成了三次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示，由小軍的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)你能得到的結(jié)論是：滑輪組的機(jī)械效率與提升滑輪的速度無(wú)關(guān)．

物理量 控制因素	物重 G/N	繩端拉力F/N	機(jī)械效率η/%
較小提升速度	10	4.2	79.4
中等提升速度	10	4.2	79.4
較大提升速度	10	4.2	79.4

Answer 1

分析 （1）①由圖示滑輪組確定承重繩子的股數(shù)，然后分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，找出錯(cuò)誤數(shù)據(jù)．
②根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用功的計(jì)算公式與效率公式求出滑輪的效率．
③根據(jù)滑輪組效率公式分析答題．
（2）計(jì)算滑輪組的機(jī)械效率時(shí)，若忽略繩重及摩擦，則額外功就是提升動(dòng)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(jī)械效率的變化．
（3）分析表中數(shù)據(jù)可知物質(zhì)和繩端的拉力相同，提升物體的速度不同，但機(jī)械效率相同，據(jù)此得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論．

解答 解：解：（1）由圖示滑輪組可知，滑輪組承重繩子的股數(shù)n=3；
由滑輪組公式可知，測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離與物體上升高度的關(guān)系為：s=nh=3h，由表中第2組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，物體上升高度為6cm，測(cè)力計(jì)移動(dòng)距離應(yīng)該是18cm，而表中數(shù)據(jù)為14cm，則數(shù)據(jù)14cm錯(cuò)誤．
②由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，第三次實(shí)驗(yàn)中，滑輪組的效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{6N×10cm}{3.2N×30cm}$×100%=62.5%．
③由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{G}{nF}$可知，滑輪組效率與物體上升的高度h無(wú)關(guān)．
（2）當(dāng)這兩位同學(xué)使用各自的滑輪組提升相同的重物時(shí)，若忽略繩重及摩擦，他們做的有用功相同，額外功也一樣，因此總功相同，也就是機(jī)械效率相同；
（3）分析表中數(shù)據(jù)可知，物質(zhì)和繩端的拉力相同，提升物體的速度不同，探究的是滑輪組機(jī)械效率與物體被提升速度的關(guān)系，
滑輪組的機(jī)械效率相同，則滑輪組的機(jī)械效率與物體被提升的速度無(wú)關(guān)．
故答案為：（1）2；62.5%；物體上升的高度；（2）相同；（3）滑輪組的機(jī)械效率與提升滑輪的速度無(wú)關(guān)．

點(diǎn)評(píng) （1）滑輪組做的有用功是提升物體重力做的功，額外功是克服動(dòng)滑輪重力和繩子重力及摩擦做的功，總功是拉力做的功，機(jī)械效率等于有用功和總功的比值；
（2）滑輪組的機(jī)械效率和物體重、動(dòng)滑輪重有關(guān)，如果動(dòng)滑輪重不變，物體越重，機(jī)械效率越高；如果物體重不變，動(dòng)滑輪越重，機(jī)械效率越低．