Question

在“測滑輪組機械效率”的實驗中
（1）圖甲是小強實驗中的情景，下表是他記錄的一組數(shù)據(jù)．

鉤碼總重G/N	鉤碼上升高度h/m	測力計拉力F/N	測力計移動距離s/m
2	0.05	0.4	0.15

①由表中數(shù)據(jù)可計算出，滑輪組對鉤碼做的有用功為0.1J，人做的總功為______J．
②對以上兩個計算結果進行比較，其不合理之處是______；結合彈簧測力計放大圖，可知小強的錯誤是______．
（2）小紅在小強實驗的基礎上多使用一個滑輪也做了實驗，如圖乙所示．小紅多使用一個滑輪，目的是為了改變______．
（3）這兩位同學使用各自的滑輪組提升相同的重物時，若忽略繩重及摩擦，它們的機械效率______（選填“相同”或“不相同”），理由是：______．
（4）如果這兩位同學用彈簧測力計拉著物體加速上升，測得滑輪組的機械效率將會______（選填“偏高”、“偏低”或“不變”）
（5）如果將重大于2N的鉤碼掛在圖甲中滑輪組下，根據(jù)題中已有的信息可以判斷出這時滑輪組的機械效率應在______范圍內(nèi)．

Answer 1

解：（1）①人做的總功W_總=Fs=0.4N×0.15m=0.06J；②總功為0.06J，小于有用功0.1J，這是不合理的；彈簧測力計的分度值為0.2N，故其正確的示數(shù)為0.8N，而不是0.4N；
（2）讀圖乙可知，增加了一個定滑輪后，拉力的作用方向改變了，省力情況不變；
（3）在忽略繩重及摩擦時，滑輪組的額外功來自于動滑輪，比較甲乙兩圖可知，動滑輪個數(shù)相同，提升的重物也相同，因此，它們的機械效率相同；
（4）當彈簧測力計拉著物體加速上升時，此時繩端受的是不平衡的力，測力計的示數(shù)大于物體對繩端的拉力，因此，所求得的總功偏大，機械效率會偏低；
（5）當掛2N鉤碼時滑輪組的機械效率：η₁===83.3%，
動滑輪的重：G_動=0.8N×3-2N=0.4N，
當繩端拉力達到彈簧測力計的最大稱量5N時，鉤碼的重為：G′=5N×3-0.4N=14.6N，
則滑輪組能達到的最大機械效率為：η₂===97.3%，
故這時滑輪組的機械效率應在83.3～97.3%范圍內(nèi)．
故答案為：（1）①0.06； ②總功小于有用功； 測力計讀數(shù)錯誤，應為0.8N； （2）拉力的方向； （3）相同，動滑輪重力相同，提升重物也相同；
（4）偏低； （5）83.3～97.3%．
分析：（1）①據(jù)公式W_總=Fs可求出人做的總功；②由于額外功不可避免，因此總功一定會大于有用功才合理；重新讀取彈簧測力計的示數(shù)，注意看清分度值；
（2）增加的滑輪作為定滑輪使用，改變了力的方向；
（3）在額外功、有用功均相同的情況下，機械效率一定相同；
（4）加速運動時，繩端受的是不平衡的力的作用，此時測力計的示數(shù)會偏大，進而影響機械效率的結果；
（5）先要判斷動滑輪的重，再根據(jù)彈簧測力計的最大量程，判斷鉤碼的最大重力，進而計算出滑輪組的最大機械效率．
點評：（1）考查了彈簧測力計的正確讀數(shù)與功的理解和計算；
（2）考查了通過讀圖，分析滑輪組的特點；
（3）考查了影響機械效率的因素，明確在額外功、有用功不變的情況下，機械效率不變；
（4）通過此問題的考查，讓我們明白了為什么在實驗中要勻速拉動繩子，才能準確測出拉力的大��；
（5）確定滑輪組機械效率的范圍應從最小值和最大值兩方面入手進行計算，最小值為鉤碼重2N時的機械效率，最大值的確定則要通過彈簧測力計的量程來最終推導得出．