Question

9．小刚同学测滑轮组机械效率时所用的实验装置如图所示．

实验次数	物重G/N	物体上升高度h/m	拉力F/N	绳自由端上升距离s/m	η
1	2	0.1	1.1	0.2
2	4	0.1	2.0	0.3

（1）表中第1次实验数据有错误，改正后计算出其机械效率为61%．
（2）根据另一组正确的数据计算出的机械效率为67%；比较两次的机械效率可以得出的结论是：同一滑轮组，物体越重，滑轮组的机械效率越大．
（3）实验中拉动弹簧测力计时要注意应匀速竖直向上拉（或匀速向上）．
（4）小刚用弹簧测力计测力时发现示数有忽大忽小现象，引起这种现象的原因是弹簧测力计没有做匀速直线运动造成的．
（5）若将此滑轮组换一种绕绳方法，不计摩擦及绳重，滑轮组的机械效率不变（选填“变大”、“变小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）由图示求出滑轮组承重绳子的有效股数，然后根据物体上升的高度求出绳子自由端移动的距离，根据表中数据找出错误的实验数据，然后根据表中实验数据由功的计算公式求出有用功与总功，然后由效率公式求出机械效率．
（2）根据表中实验数据，利用机械效率的公式可计算第2次实验的结果；然后分析实验数据，从而得出结论．
（3）根据二力平衡知：只有匀速竖直向上拉动弹簧测力计，拉力大小不变，弹簧测力计的示数才稳定．
（4）弹簧测力计的示数不稳定，是因为力不平衡，做的不是做匀速直线运动．
弹簧测力计静止时，由于没有了摩擦，额外功变小，在有用功不变的情况下，机械效率就会变大；
（5）只要有用功、额外功都不变，机械效率就不会改变．

解答 解：（1）由图示可知，滑轮组承重绳子的有效股数n=3，由表中数据可知，物体上升的高度h=0.1m，
绳子自由端上升的距离s=nh=3×0.1m=0.3m，由表中实验数据可知，第一组实验数据中绳子自由端上升距离错误；
由表中实验数据可知，第一次实验时：有用功W_有用=Gh=2N×0.1m=0.2J，
总功W_总=Fs=1.1N×0.3m=0.33J，机械效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{0.2J}{0.33J}$×100%≈61%；
（2）由表中实验数据可知，第二次实验时的效率η′=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{4N×0.1m}{2N×0.3m}$×100%≈67%；
根据表中实验数据可知：使用同一滑轮组所提升的重物越重，机械效率越大；
（3）根据二力平衡的要求知，拉动弹簧测力计时要竖直匀速拉动，才能保证测量准确；
（4）用弹簧测力计测力时发现示数有忽大忽小现象，引起这种现象的原因是做的不是做匀速直线运动，力不平衡．
让弹簧测力计静止下来读数时，由于没有了滑轮与轴及绳子间的摩擦，额外功减小，机械效率变大．
（5）如果仅改变绕绳的方法，不计摩擦及绳重时，额外功不变、有用功不变，则机械效率也不会改变．
故答案为：（1）61%；（2）67%；同一滑轮组，物体越重，滑轮组的机械效率越大；（3）应匀速竖直向上拉（或匀速向上）；（4）弹簧测力计没有做匀速直线运动；（5）不变．

点评 本题考查了实验注意事项、实验数据处理等问题，难度不是很大，熟悉实验、熟练应用基础知识即可正确解题．