Question

18．小宇在“研究滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如表：

实验次数	物重 G/N	物体上升的高度h/cm	测力计的示数F/N	测力计移动的距离s/cm
1	6	3		9
2	6	5	2.5	15
3	6	8	2.5	24

（1）分析表中数据，回答以下问题：
①第1次实验测力计示数如图是2.5N
②第3次实验中滑轮组的机械效率是80%；
③滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关．
（2）小红在小宇实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验，如图乙所示．
①小红多使用一个滑轮，目的是为了改变施力的方向；
②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率相同（相同/不相同），理由是：不计绳重和摩擦，由公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Gh+{G}_{动}h}$=$\frac{G}{G+{G}_{动}}$可知，两位同学用滑轮组提升的重物及动滑轮重都相同，所以机械效率相同．．（要有公式推理过程）

Answer 1

分析 （1）①读取弹簧测力计示数时，应先明确其分度值，再观察指针所指示的位置进行读数；
②利用公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$可求出第3次实验中的机械效率；
③计算比较三次实验的机械效率，发现三次的机械效率是相同的，再根据物重均相同，只有物体上升的高度不同，可得出滑轮组的机械效率与物体上升的高度是否有关；
（2）①读图可知，小红多使用的是一个定滑轮，定滑轮不能省力，却能改变用力的方向；
②在忽略绳重及摩擦的情况下，如果物重相同、动滑轮也相同，则说明有用功、额外功都是相同的，当然最终的机械效率也会相同．

解答 解：
（1）①读图可知，弹簧测力计的分度值为0.1N，故其示数为2N+0.5N=2.5N；
②将表中相关数据代入公式计算得：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$$\frac{6N×0.08m}{2.5N×0.24m}$×100%=80%；
③分析表中的数据可以看出，在其他条件均相同的情况下，只改变了物体上升的高度，但最终的机械效率是不变的，故可得出结论：滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关；
（2）①图乙中增加的是一个定滑轮，定滑轮只能直到改变力的方向的作用，因此，其目的是为了改变施力的方向；
②不计绳重和摩擦，由公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Gh+{G}_{动}h}$=$\frac{G}{G+{G}_{动}}$可知，两位同学用滑轮组提升的重物及动滑轮重都相同，所以机械效率相同．
故答案为：
（1）①2.5；  ②80%；  ③物体上升的高度；
（2）①施力的方向；  ②相同；不计绳重和摩擦，由公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Gh+{G}_{动}h}$=$\frac{G}{G+{G}_{动}}$可知，两位同学用滑轮组提升的重物及动滑轮重都相同，所以机械效率相同．

点评 （1）主要考查了弹簧测力计的读数、机械效率公式的简单计算、对表中数据的初分析，难度不大，但内容却很重要；
（2）分析实验条件改变时对滑轮组机械效率的影响，从本质上理解影响滑轮组机械效率的因素有哪些，尤其是要求的推理过程有一定难度，需要从公式的角度进行推理，这样才更有说服力．