Question

11．在測(cè)量“滑輪組機(jī)械效率”時(shí)，小強(qiáng)利用兩組滑輪組進(jìn)行了4次測(cè)量，用一個(gè)動(dòng)滑輪和一個(gè)定滑輪測(cè)得前3組數(shù)據(jù)，用兩個(gè)動(dòng)滑輪和兩個(gè)定滑輪測(cè)得第4組數(shù)據(jù)，如表．

實(shí)驗(yàn) 次數(shù)	物重 G物/N	動(dòng)滑輪重 G動(dòng)/N	鉤碼上升的 高度h/m	動(dòng)力 F/N	動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離s/m	滑輪組的機(jī) 械效率η/%
1	1	0.5	0.1	0.7	0.3	47.6
2	2	0.5	0.1	1.1	0.3	60.6
3	4	0.5	0.1	2.0	0.3
4	4	1	0.1		0.5	50.0

（1）根據(jù)表中前3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出甲圖中滑輪組的繞繩方法．
（2）在實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量繩端拉力F時(shí)，應(yīng)豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，讀出乙圖中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為1.6N．
（3）若第3次實(shí)驗(yàn)提升重物所用的時(shí)間為1s，則拉力做功的功率為0.6W，此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為66.7%．
（4）由表中第1、2、3組數(shù)據(jù)可知，同一滑輪組的機(jī)械效率與物重有關(guān)．
（5）由表中第3、4組數(shù)據(jù)可知，提升相同重物，不同滑輪組的機(jī)械效率與摩擦和動(dòng)滑輪重有關(guān)，請(qǐng)計(jì)算出第3組實(shí)驗(yàn)中克服摩擦所做的額外功0.15J．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)h與s的關(guān)系（s=nh）結(jié)合表格中數(shù)據(jù)判斷承擔(dān)物重的繩子段數(shù)，然后繞線；
（2）為準(zhǔn)確地測(cè)出拉力，需豎直向上勻速拉動(dòng)測(cè)力計(jì)；進(jìn)行讀數(shù)時(shí)，注意測(cè)力計(jì)的分度值；
（3）根據(jù)公式W=Fs求出拉力所做的總功，然后根據(jù)公式P=$\frac{W}{t}$求出拉力做功的功率；根據(jù)公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$計(jì)算機(jī)械效率；
（4）由表中第1、2、3組數(shù)據(jù)，分析機(jī)械效率的變化及前面物理量的變化得出結(jié)論；
（5）由表中第3、4組數(shù)據(jù)可知，物重相同，動(dòng)滑輪重力不同，
先根據(jù)W=Gh求出有用功和克服動(dòng)滑輪做的功，然后根據(jù)W=Fs求出總功，則克服繩重及摩擦做的那部分額外功等于總功減去有用功和克服動(dòng)滑輪做的功．

解答 解：（1）由前3組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)知，s=3h，所以滑輪組由3段繩子承擔(dān)物重，因此應(yīng)從動(dòng)滑輪繞起，如圖所示：

（2）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，這樣才能準(zhǔn)確測(cè)出拉力的值；
由圖知，測(cè)力計(jì)的分度值為0.2N，所以其示數(shù)為1.6N；
（3）拉力所做的功為：W=Fs=2N×0.3m=0.6J；
拉力做功的功率為：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{0.6J}{1s}$=0.6W；
第3次實(shí)驗(yàn)，滑輪組的機(jī)械效率為：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{4N×0.1m}{2N×0.3m}$×100%≈66.7%；
（4）由表中第 1、2、3組數(shù)據(jù)可知，同一滑輪組的機(jī)械效率與物重有關(guān)；
（5）由表中第3、4組數(shù)據(jù)可知，物重相同，動(dòng)滑輪重力不同，機(jī)械效率不同，由此可得，滑輪組的機(jī)械效率與摩擦和動(dòng)滑輪重有關(guān)
根據(jù)表中第3組數(shù)據(jù)可知，有用功：W_有=Gh=4N×0.1m=0.4J；克服動(dòng)滑輪做的功：W_動(dòng)=G_動(dòng)h=0.5N×0.1m=0.05J；總功：W_總=Fs=2N×0.3m=0.6J；
則克服繩重及摩擦做的那部分額外功：W_額=W_總-W_有-W_動(dòng)=0.6J-0.4J-0.05J=0.15J．
故答案為：（1）見上圖；（2）勻速；1.6；（3）0.6；66.7%；（4）物重；（5）動(dòng)滑輪重； 0.15．

點(diǎn)評(píng) 此題是“探究滑輪組的機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)，考查了滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算，根據(jù)數(shù)據(jù)分析影響滑輪組效率的因素，同時(shí)考查了有關(guān)滑輪組的組裝及測(cè)力計(jì)的讀數(shù)問題，要細(xì)心分析每一個(gè)問題．