Question

3．（一）聯(lián)合國(guó)決定每年3月22日為國(guó)際水資源日．某課外興趣小組的同學(xué)對(duì)學(xué)校自來(lái)水的密度進(jìn)行了測(cè)量．
（1）某同學(xué)將天平放在水平桌面上，游碼移到標(biāo)尺左側(cè)的零刻度線，然后調(diào)節(jié)平衡螺母使指針指在分度盤中央．
（2）實(shí)驗(yàn)正確操作，測(cè)出自來(lái)水和杯子總質(zhì)量為118.8g，將部分水倒入量筒，如圖甲所示，測(cè)出剩余自來(lái)水和杯子的質(zhì)量，如圖乙所示，自來(lái) 水的密度為1.01×10³kg/m³．
（3）在向量筒倒入自來(lái)水時(shí)，如果不慎有水濺出，則測(cè)出的自來(lái)水密度會(huì)偏大（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）．

（二）在“測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中．某組同學(xué)用同樣的滑輪安裝了如圖丙、丁所示的 滑輪組．實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)椐如表所示．

次數(shù)	物體的重力 G/N	提升高度 h/m	拉力 F/N	繩端移動(dòng)的距離s/m	機(jī)械效率 η
1	2	0.1	1	0.3	66.7%
2	3	0.1	1.4	0.3	71.4%
3	4	0.1	1.8	0.3	74.1%
4	2	0.1	1.5	0.2

（1）表格內(nèi)的第4次實(shí)驗(yàn)中應(yīng)補(bǔ)充的數(shù)據(jù)是66.7%（結(jié)果精確到0.1%）．這次數(shù)據(jù)是用圖中�。ㄌ睢氨�”或“丁”）所示的滑輪組測(cè)得的．
（2）分析比較第123次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以判定，若要增大滑輪組的機(jī)械效率，應(yīng)該增大物體的重力．在第1次實(shí)驗(yàn)中，拉力F所做的額外功為0.1J．
（3）某同學(xué)認(rèn)為，使用相同的滑輪所組成的滑輪組提升同一個(gè)重物時(shí)，越省力的滑輪組其機(jī)械效率越大，他的想法正確嗎？不正確．請(qǐng)你利用補(bǔ)充完整后的表格中的數(shù)據(jù)說(shuō)明你的判斷：第1次比第4次省力，但兩次的機(jī)械效率卻相同．

Answer 1

分析 （一）（1）實(shí)驗(yàn)前，調(diào)節(jié)平衡螺母使天平平衡；
（2）根據(jù)圖甲讀出水的體積；根據(jù)圖乙讀出剩余自來(lái)水和杯子的總質(zhì)量，注意標(biāo)尺的分度值；計(jì)算出量筒中自來(lái)水的質(zhì)量，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算出自來(lái)水的密度；
（3）如量筒內(nèi)有水濺出，則所測(cè)水的體積會(huì)偏小，從而可得出密度的大小偏差；
（二）（1）根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$求出第4次實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率；然后根據(jù)s=nh求出提升物體繩子的條數(shù)，從而確定滑輪組的裝置；
（2）比較第1、2、3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，鉤碼升高的距離相同，繩子自由端移動(dòng)的距離相同，說(shuō)明使用的是同一裝置，所做的額外功相同，提起的重物不同，機(jī)械效率不同據(jù)此得出結(jié)論．
先根據(jù)W_有=Gh和W_總=Fs求出有用功和總功，然后根據(jù)W_總=W_有+W_額即可求出拉力所做的額外功；
（3）比較1、4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并得出相應(yīng)的結(jié)論．．

解答 解：（一）（1）將天平放在水平桌面上，游碼移到左側(cè)的零刻度線，然后調(diào)節(jié)平衡螺母使橫梁平衡；
（2）由圖甲知，量筒中水的體積為V=60cm³；由圖乙知，標(biāo)尺的分度值為0.2g，剩余水和燒杯的總質(zhì)量為50g+5g+3.2g=58.2g；
量筒中自來(lái)水的質(zhì)量m=118.8g-58.2g=60.6g；
自來(lái)水的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{60.6g}{60c{m}^{3}}$=1.01g/cm³=1.01×10³kg/m³．
（3）在向量筒倒入自來(lái)水時(shí)，如果不慎有濺出，則所測(cè)自來(lái)水的體積偏小，由ρ=$\frac{m}{V}$，測(cè)出自來(lái)水的密度會(huì)偏大；
（二）（1）第4次實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率：η═$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{2N×0.1m}{1.5N×0.2m}$×100%≈66.7%；
由s=nh可得，n=$\frac{s}{h}$=$\frac{0.2m}{0.1m}$=2，而圖乙中提升物體繩子條數(shù)為2，故選擇裝置丁；
（2）比較第1、2、3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，對(duì)于同一滑輪組，物重越大，滑輪組的機(jī)械效率越高，因此增大物體的重力可以提高滑輪組的機(jī)械效率；
根據(jù)第1次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，W_有=Gh=2N×0.1m=0.2J；
W_總=Fs=1N×0.3m=0.3J；
由W_總=W_有+W_額可得，W_額=W_總-W_有=0.3J-0.2J=0.1J；
（3）不正確；比較第1、4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，第1次比第4次省力，但兩次的機(jī)械效率卻相同．
故答案為：（一）（1）平衡螺母；（2）1.01×10³；（3）偏大；
（二）（1）66.7%；丁；（2）增大物體的重力；0.1；（3）不正確；第1次比第4次省力，但兩次的機(jī)械效率卻相同．

點(diǎn)評(píng) （1）關(guān)于液體密度的測(cè)量，主要考查了天平、量筒的使用讀數(shù)及液體密度的測(cè)量方法和密度計(jì)算，并能夠根據(jù)測(cè)量狀態(tài)分析測(cè)量誤差；
（2）關(guān)于探究影響滑輪組機(jī)械效率因素的實(shí)驗(yàn)，要知道物體越重，做的有用功越多，機(jī)械效率越高；動(dòng)滑輪越多，所做的額外功越多，滑輪組的機(jī)械效率越低．