Question

（2012?鞍山三模）某兴趣小组决定对“影响滑轮组机械效率大小的因素”进行研究，对于这个问题，他们提出了以下几种猜想：
猜想1：滑轮组的机械效率可能与被提升物体的物重有关；
猜想2：滑轮组的机械上升的高度有关；
猜想3：滑轮组的机械效率可能与动滑轮的重有关．
小明用如图甲所示的滑轮组进行了三次试验，效率可能与被提升物体实验数据如下表：

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	2.5	9
2	6	5	2.5	17
3	6	8	2.5	25

（1）小明这个实验是为了验证猜想

2

．
（2）分析表中数据，回答以下问题：
①表中有一个数据的记录是错误的，错误的数据是

17

．
②第三次试验中滑轮组的机械效率是

80%

．
（3）根据小明的实验，你可以得出的结论是滑轮组的机械效率与

物体上升的高度无关

．
（4）小红在小明实验的基础上多使用一个动滑轮也做了实验，如图乙所示．
①小红多使用一个动滑轮，目的是为了改变

动滑轮的总重

．
②当两位同学使用各自的滑轮组提升相同重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率

不相同

（填“相同”或“不相同”），理由是

在有用功相同，额外功不同，则有用功占总功的百分比不同即滑轮组的机械效率不同

．

Answer 1

分析：（1）滑轮组的机械效率可能与被提升物体的物重有关、可能与上升的高度有关、可能与动滑轮的重有关，实验探究时应采用控制变量法，据此分析表格中的数据得出验证的猜想；
（2）①由甲滑轮组可以绳子的有效股数，根据s=nh可知绳端移动的距离，据此分析表格中错误的数据；
②根据η=

W总

W有

=

Gh

Fs

=

Gh

Fnh

=

G

nF

求出第三次试验中滑轮组的机械效率；
（3）根据η=

W总

W有

=

Gh

Fs

=

Gh

Fnh

=

G

nF

可知，滑轮组的机械效率与物体上升的高度的关系；
（4）①多使用一个动滑轮，可以使动滑轮的总重变大；
②计算滑轮组的机械效率时，若忽略绳重及摩擦，则额外功就是提升动滑轮所做的功，根据有用功占总功的百分比判断滑轮组机械效率的变化．

解答：解：
（1）实验中控制了物体的重和动滑轮的个数不变，改变了物体上升的高度，因此验证了猜想2；
（2）①滑轮组绳子的有效股数为3，绳端移动的距离就是物体和动滑轮移动距离的3倍，因此第2组中17应为15；
②第3次实验中滑轮组的机械效率：
η=

W总

W有

=

Gh

Fs

=

Gh

Fnh

=

G

nF

=

6N

3×2.5N

=80%；
（3）根据η=

W总

W有

=

Gh

Fs

=

Gh

Fnh

=

G

nF

可知，滑轮组的机械效率物体上升的高度无关；
（4）①小红多使用一个动滑轮，目的是为了改变动滑轮的总重；
②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，他们做的有用功相同，但额外功不同样，有用功占总功的百分比不同即滑轮组的机械效率不同．
故答案为：
（1）2；
（2）①17；②80%；
（3）物体上升的高度无关；
（4）①动滑轮的总重；②不相同；在有用功相同，额外功不同，则有用功占总功的百分比不同即滑轮组的机械效率不同．

点评：滑轮组的机械效率和物体重、动滑轮重有关，如果动滑轮重不变，物体越重，机械效率越高；如果物体重不变，动滑轮越重，机械效率越低．
要是考虑绳重和摩擦力的话，绳重和动滑轮重都属于机械本身重力，摩擦力越大也会使吊起同样重的物体时使用的拉力越大，使机械效率降低，总的说，滑轮组的机械效率与物体重力、摩擦力、机械本身重力有关．要提高机械效率，应尽量减小摩擦和机械本身重力的同时，最大限度的增加被吊物体重力．