Question

實(shí)驗(yàn)臺(tái)上有組裝好的測滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)裝置，如圖所示，其中彈簧測力計(jì)的量程為0～5N，動(dòng)滑輪的質(zhì)量為100g．另外還有質(zhì)量均為200g的鉤碼六個(gè)（圖中未畫出）．要求利用上述組裝的實(shí)驗(yàn)裝置和鉤碼設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明：用滑輪組提升重物時(shí)，如果滑輪組的裝置和組裝都不變，則所提重物的質(zhì)量越大，滑輪組的機(jī)械效率越高．請按要求完成下列各小題：
（1）寫出主要實(shí)驗(yàn)步驟．
（2）設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表．

Answer 1

解：（1）實(shí)驗(yàn)步驟：
①在動(dòng)滑輪掛鉤上掛1個(gè)鉤碼，用彈簧測力計(jì)測出所掛鉤碼的重力，鉤碼的重力用G表示，繩子自由端所受拉力用F表示，繩子自由端移動(dòng)的距離用s表示，鉤碼上升的高度用h表示．將G的數(shù)值記錄在表格中，用彈簧測力計(jì)豎直向上勻速拉繩子自由端，測出彈簧測力計(jì)測出F，用刻度尺分別測出s、h，并把測量數(shù)據(jù)記錄在表格中；
②仍然用原滑輪組，保持裝置不變，依次改變動(dòng)滑輪上掛鉤碼的個(gè)數(shù)，仿照步驟（1）再做4次實(shí)驗(yàn)，將各次的G、s數(shù)值記錄在表格中，分別測量各次的F、h，并把各次的測量數(shù)據(jù)記錄在表格中．
③利用W_總=F s，計(jì)算出各次的總功，用W_有用=G h=mgh，計(jì)算出各次的有用功，用，計(jì)算出各次的機(jī)械效率，并將各次的總功、有用功和機(jī)械效率記錄在表格中．
（2）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表：

次數(shù)	1	2	3	4	5
鉤碼重G/N
拉力F/N
鉤碼上升高度h/m
測力計(jì)移動(dòng)距離s/m
有用功W有用/J
總功W總/J
機(jī)械效率η

分析：（1）同一滑輪組，滑輪組的機(jī)械效率跟滑輪組提起物體的重、繩重、動(dòng)滑輪的重、摩擦有關(guān)．用實(shí)驗(yàn)來探究這個(gè)問題時(shí)，要改變提起物體的重，其它量不變．因?yàn)榛�輪組的機(jī)械效果跟物體升高的距離和繩子自由端移動(dòng)的距離沒有關(guān)系，可以控制不變，也可以不進(jìn)行控制不變．
（2）實(shí)驗(yàn)步驟：按圖示組裝滑輪組；用滑輪組勻速豎直向上提起不同物體時(shí)，分別記錄物體質(zhì)量、拉力、物體升高距離、繩子自由端移動(dòng)的距離．分別求出機(jī)械效率，進(jìn)行比較．
（3）實(shí)驗(yàn)表格：為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性，要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，表格中有實(shí)驗(yàn)次數(shù)，要記錄每一個(gè)實(shí)驗(yàn)提起物體的質(zhì)量、重力、拉力、物體升高的距離、繩子自由端移動(dòng)的距離、有用功、總功、機(jī)械效率，所以實(shí)驗(yàn)表格共有8行：次數(shù)、重力、物體升高距離、拉力、繩子自由端移動(dòng)的距離、有用功、總功、機(jī)械效率．
點(diǎn)評：對于設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格的問題，近幾年中考中出現(xiàn)頻率比較高，這種設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格來記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的題型，學(xué)生解決起來還是比較困難的，要加強(qiáng)訓(xùn)練．本題考查了學(xué)生對功的計(jì)算公式、效率公式的掌握和運(yùn)用，涉及到設(shè)計(jì)到實(shí)驗(yàn)步驟（保持使所掛鉤碼相同、物重相同，使滑輪組機(jī)械效率不變是本題的關(guān)鍵），屬于難題．