Question

4．某同學(xué)在做“測(cè)定滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中
（1）他所準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)器材有：滑輪，細(xì)繩，鐵架臺(tái)，直尺，鉤碼，還需彈簧測(cè)力計(jì)
（2）該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，記錄的數(shù)據(jù)在表格中，請(qǐng)認(rèn)真填寫所缺少的部分

物重/N	物體提高的高度/m	彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)/N	繩自由端拉動(dòng)距離/m	有用功/J	總功/J	機(jī)械效率
5	0.15	2	0.45

（3）實(shí)驗(yàn)中彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)該做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
（4）同學(xué)乙觀察并分析了甲的實(shí)驗(yàn)后，認(rèn)為甲的實(shí)驗(yàn)中，可少用一種器材，少測(cè)兩個(gè)數(shù)據(jù)也能測(cè)出滑輪組的機(jī)械效率，通過(guò)和甲討論并經(jīng)過(guò)老師的認(rèn)定，他的方案是可行的，請(qǐng)你分析一下，去掉的器材是什么？答：去掉直尺（或刻度尺）．實(shí)驗(yàn)中同學(xué)們又提出了下列假設(shè)．
假設(shè)1：滑輪組機(jī)械效率高低可能與動(dòng)滑輪重有關(guān)
假設(shè)2：滑輪組機(jī)械效率高低可能與被提升的物重有關(guān)
假設(shè)3：滑輪組機(jī)械效率高低可能與物體提升高度有關(guān)
假設(shè)4：滑輪組機(jī)械效率高低可能與滑輪組繩子股數(shù)有關(guān)
一位同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的四個(gè)滑輪組，并將實(shí)際數(shù)據(jù)填入下表．（不填寫機(jī)械效率）
表一：

名稱	定滑輪	動(dòng)滑輪1	動(dòng)滑輪2	鉤碼
圖示
重力/N	1	1	2	2

表二：

力	F1	F2	F3	F4
大小/N	1	1.67	2	2.5
機(jī)械效率

（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)①、②（填①、②、③、④）可知，滑輪組機(jī)械效率高低與被提升物重有關(guān)．
（6）據(jù)實(shí)驗(yàn)②和④可知，滑輪組機(jī)械效率高低與承擔(dān)物重的繩子段數(shù)無(wú)關(guān)．
（7）通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，不同滑輪組提升相同重物時(shí)，動(dòng)滑輪越重，機(jī)械效率越低．
（8）要研究滑輪組機(jī)械效率高低是否與物體提升高度有關(guān)，應(yīng)該選用同一滑輪組，提升同一重物到不同（選填“相同”或“不同”）的高度去研究．

Answer 1

分析 （1）在實(shí)驗(yàn)中，需要的器材有刻度尺，鉤碼，彈簧秤，鐵架臺(tái)，一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成的兩種繞法不同的滑輪組，細(xì)繩．
（2）W_有用=Gh，而W_總=Fs，滑輪組的機(jī)械效率公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%；
（3）用彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，只有在勻速拉動(dòng)時(shí)，拉力的大小才是不變的，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是不變的，才能快速準(zhǔn)確測(cè)出拉力的大小．
（4）由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{Gh}{Fnh}$×100%=$\frac{G}{nF}$×100%判斷去掉的實(shí)驗(yàn)器材．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中還需測(cè)量物重G和拉力F，所以還要用到彈簧測(cè)力計(jì)；
（2）W_有用=Gh=5N×0.15m=0.75J，W_總=Fs=2N×0.45m=0.9J，η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{0.75J}{0.9J}$×100%=83.3%；
（3）為了正確測(cè)量拉力的大小，實(shí)驗(yàn)中彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)該做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
（4）由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{Gh}{Fnh}$×100%=$\frac{G}{nF}$×100%可知，機(jī)械效率與物體被提升的高度無(wú)關(guān)，所以去掉的器材是刻度尺；
（5）要判斷滑輪組機(jī)械效率高低與被提升物重之間的關(guān)系，需要其他條件不變，只改變物重．
（6）②、④動(dòng)滑輪重力和物體重力相等，承擔(dān)物體的繩子段數(shù)不同．
（7）②③只有動(dòng)滑輪的重力不同．②的機(jī)械效率是η₂=$\frac{{G}_{2}{h}_{2}}{{F}_{2}{s}_{2}}$×100%=$\frac{4N×h}{1.67N×3h}$×100%=79.8%；
③的機(jī)械效率為：η₃=$\frac{{G}_{3}{h}_{3}}{{F}_{3}{s}_{3}}$×100%=$\frac{4N×h}{2N×3h}$×100%≈66.7%，所以不同滑輪組提升相同重物時(shí)，動(dòng)滑輪越重，機(jī)械效率越�。�
（8）要研究滑輪組機(jī)械效率高低是否與物體提升高度有關(guān)，需要使其他條件相同，物體提升高度不同．
故答案為：（1）彈簧測(cè)力計(jì)；（2）0.75；0.9；83.3%；（3）勻速直線；（4）直尺（或刻度尺）；（5）①、②；（6）承擔(dān)物重的繩子段數(shù)；（7）低；（8）不同．

點(diǎn)評(píng) 此題主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究影響滑輪組機(jī)械效率，考查了對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的掌握，對(duì)機(jī)械效率的計(jì)算及對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，研究很細(xì)致．