Question

20．某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表，实验装置如图．

物理量	1	2	3
钩码重G/N	4	4	6
钩码上升高度h/m	0.1	0.1	0.1
绳端拉力F/N/	1.8	1.4	2.4
绳端移动距离s/m	0.3	0.5	0.3
机械效率η	74%	57%

（1）通过表中数据可分析出实验1是用甲（甲/乙）图做的实验，表中空白处的数据是83.3%．（百分号前保留整数）
（2）通过实验1和实验2的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率低．比较实验1和实验3可得正确结论：使用同一滑轮组，增加物重，可以提高滑轮组的机械效率．
（3）小明所在小组的三个同学，采用实验1的装置，提升的钩码重都是4N，在匀速拉动过程中读数时，测量出来的机械效率也是74%．后来他们又每人做了一次实验，但是在弹簧测力计静止时读数的，而计算结果分别是73%、75%、78%，再次实验也是如此，既有机械效率大于74%，也有机械效率小于74%．这是怎么回事呢？简单说明你的见解．

Answer 1

分析 （1）根据s=nh确定绳子的股数，判断是哪一个滑轮组；
根据公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$求出第三次实验中滑轮组的机械效率；
（2）比较实验1和2的条件和机械效率大小，可得出动滑轮个数多少对滑轮组机械效率的影响；
比较实验1和3的条件和机械效率大小，可得出提升物体的重力大小对滑轮组机械效率的影响；
（3）当弹簧测力计静止时，绳子和滑轮之间没有摩擦力，拉力示数会变小，有用功在总功中占的比例增大，滑轮组的机械效率偏大；
如果在在拉动弹簧测力计的过程中，没有匀速拉动，使弹簧测力计做加速或减速运动，弹簧测力计的示数会偏大或偏小，据此分析对滑轮组机械效率的影响．

解答 解：
（1）根据表中数据可知，实验1中，s=0.3m，h=0.1m，则n=$\frac{s}{h}$=$\frac{0.3m}{0.1m}$=3，故实验1是用甲图做的实验；
实验3中，滑轮组的机械效率η₃═$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{6N×0.1m}{2.4N×0.3m}$×100%≈83.3%；
（2）由实验1和实验2的数据分析：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，动滑轮越重，滑轮组的机械效率低；
比较实验1和3可知，使用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高；
（3）如让弹簧测力计静止时读数，则减小了一部分由于摩擦造成的额外功，因此测得的机械效率偏大；
但是在拉动弹簧测力计的过程中，如果使弹簧测力计做加速运动，弹簧测力计的示数会偏大，在有用功一定的情况下，总功增大，会造成机械效率偏小；
如果使弹簧测力计做减速运动，弹簧测力计的示数会偏小，在有用功一定的情况下，总功增大，会造成机械效率偏大；
所以才会出现上面的三种情况．
故答案为：（1）甲；83.3%；（2）低；增加物重；（3）见解答过程．

点评 在此实验中，对滑轮组的分析、机械效率公式的运用是实验的基础，同时，实验中分别探究了机械效率高低与动滑轮个数、提升物体重力等多个量的关系，因此，控制变量法的运用也十分关键．