Question

6．小雪和小红利用刻度尺、弹簧测力计、钩码等实验器材在“测滑轮组机械效率”的实验中，一起组装好如图所示的实验装置，分别记下了钩码和弹簧测力计的位置．
（1）由图可知拉力大小为1.2N．实验中弹簧测力计沿竖直方向匀速移动15cm，则钩码上升的高度为5cm，已知每只钩码重1N，该滑轮组的机械效率为83.3%．测滑轮组机械效率可以少上述器材中的刻度尺这一实验器材．     

钩码重 （N）	测力计 提升的高度（m）	有用功 （J）	总功 （J）	机械效率
2	0.2	0.2	0.18	111%

（2）若小红拉动弹簧测力计，使钩码升高，并由弹簧测力计读出拉力为0.9N，同时小雪用用刻度尺测出钩码提升的高度为0.1m，以上测量准确无误，其他被测物理量和计算的数据如表：小雪和小红测得滑轮组的机械效率大于100%，原因测力计提升高度计算错误．
（3）该滑轮组的机械效率实际为74.1%．

Answer 1

分析 （1）确定测力计的分度值，读出示数；
实验中应沿竖直方向匀速拉动测力计；
由图确定承担物重的绳子段数，根据s=nh得出钩码上升的高度；
根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%求出滑轮组的机械效率；
根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{Gh}{Fnh}$×100%=$\frac{G}{nF}$×100%可知效率大小与物体被提升的高度h无关；
（2）滑轮组在使用中，动滑轮被几根绳子承担，拉力移动的距离就是物体和动滑轮移动距离的几倍；
（3）根据公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$可计算出机械效率；

解答 解：（1）弹簧测力计的分度值是0.2N，所以拉力大小是1.2N．
实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，弹簧测力计示数不变，便于读数；
动滑轮和钩码有三段绳子承担，因此钩码上升的高度h=$\frac{1}{3}$×15cm=5cm；
该滑轮组提升的钩码有3个，所以钩码重G=3×1N=3N，
该滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{Gh}{Fnh}$×100%=$\frac{G}{nF}$×100%=$\frac{3N}{3×1.2N}$×100%≈83.3%．
根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{Gh}{Fnh}$×100%=$\frac{G}{nF}$×100%可知效率大小与物体被提升的高度h无关，所以实验中可以没有刻度尺；
（2）动滑轮被3段绳子承担，拉力移动的距离就是物体和动滑轮移动距离的3倍，因此弹簧测力计提升的高度错了，应为0.3m；
（3）滑轮组的机械效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{2N×0.1m}{0.9N×0.3m}$×100%≈74.1%；
故答案为：（1）1.2；竖直；匀速；5；83.3%；刻度尺；（2）测力计提升高度计算错误；（3）74.1%．

点评 本题是测量滑轮组机械效率的实验，要掌握实验中的操作要求、s与h的关系等．