Question

【题目】实验桌上有组装好的实验装置，如图所示，其中弹簧测力计的量程为0~5N。另外还有质量均为50g的钩码六个（图中未画出）。小军计划用这些器材探究“用动滑轮提升重物时，如果动滑轮的机械效率不变，有用功越大，则总功越大”。小军的实验主要步骤如下：

①在动滑轮挂钩上挂2个钩码，用弹簧测力计竖直向上匀速拉绳子自由端。2个钩码的总质量用m表示，绳子自由端所受拉力用F表示，绳子自由端移动的距离用s表示，钩码上升的高度用h表示。将m的数值记录在表格中，用弹簧测力计测出F，用刻度尺分别测出s、h，并把测量数据记录在表格中；

②保持动滑轮的质量及钩码上升的高度不变。依次改变动滑轮所挂钩码的个数，仿照步骤①再做2次实验，将各次的钩码质量m记录在表格中，分别测量各次的F、s、h，并把各次的测量数据记录在表格中。

③利用W总＝F s，计算出各次的总功，用W有用＝G h=mgh，计算出各次的有用功，并将各次的总功、有用功记录在表格中。

（1）请根据以上叙述回答下列问题：小军的操作步骤存在的问题：_________。请写出改进措施：_______。

（2）若用该滑轮匀速提升100g钩码时，在保证钩码和滑轮质量，以及钩码上升高度都不变的条件下，第一次以速度v1匀速提升时机械效率为η1，第二次以速度2v1匀速提升时机械效率为η2，则η1___________η2(选填“大于”“小于”“等于”)。

Answer 1

【答案】改变了钩码的质量，没有保证机械效率不变 步骤②中：保持动滑轮和钩码的质量不变。依次改变钩码上升的高度。仿照步骤①再做2次实验，分别测量各次的m、 F、s、h，并把各次的测量数据记录在表格中 等于

【解析】

（1）对同一滑轮组，改变提升物体的重力可改变机械效率，为控制机械效率不变，应提升同一重物，通过改变提升物体的高度（即没有改变绳子自由端的距离s）来改变有用功（即自变量W总）。据此分析存在问题及改进措施；
（2）分析有用功和总功大小可知两次机械效率的大小关系。

（1）对同一滑轮组，机械效率与提升物体的重力有关；探究过程中改变了钩码的重力，使动滑轮的机械效率也发生变化，没有保证机械效率不变；没有改变绳子自由端的距离s来改变有用功，针对探究过程中存在的问题，改进措施：步骤②中：保持动滑轮和钩码的质量不变。依次改变钩码上升的高度。仿照步骤①再做2次实验，分别测量各次的m、F、s、h，并把各次的测量数据记录在表格中；
（2）用该滑轮匀速提升100g钩码时，保证钩码和滑轮质量，以及钩码上升高度都不变，根据s=2h可知绳子自由端移动的距离相等，根据W有=Gh=mgh可知有用功相同，根据W总=Fs可知总功相同，根据得到η1等于η2。