Question

18． 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所示，实验装置如图所示：

次数	钩码重G/N	钩码上升高度h/m	有用功W有/J	测力计拉力F/N	测力计移动距离s/m	总功W总/J	机械效率η
1	2	0.1	0.2	0.9	0.3	0.27	74.1%
2	4	0.1	0.4	1.6	0.3	0.48	83.3%
3	4	0.1		1.1	0.5	0.55

（1）实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，使钩码缓慢上升．
（2）将表中数据补充完整，第3次实验中所做的有用功是0.4J，机械效率是72.7%（结果保留一位小数）
（3）由实验数据分析可知：第1次实验和第2次实验使用的是相同的滑轮组，且可得结论：使用同样的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率越高（选填“高”或“低”）．
（4）在第3次实验中动滑轮个数比第2次实验多，动滑轮自重增大，使滑轮组所做的额外功增大（选填“增大”或“减小”），因而由第2、3次实验可知：滑轮组的机械效率与动滑轮自重大小有关．
（5）综合上述结论，提高机械效率的方法有增大有用功减小（选填“增大”或“减小”）额外功．

Answer 1

分析 （1）应竖直匀速拉动测力计，这样拉力大小不变，弹簧测力计的示数稳定；
（2）由表格第3次实验数据，根据W_有=Gh计算有用功；根据η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$计算第3次实验的机械效率；
（3）由实验结论中使用同样的滑轮组，根据s=nh确定第1次和哪一次实验比较，得出提起的钩码越重，滑轮组的机械效率高低关系；
（4）根据W_额=W_总-W_有，计算第2和第3次实验的额外功；
（5）由上面的分析得出提高机械效率的方法．

解答 解：
（1）实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计，以保证拉力大小恒定．
（2）由表格第3次实验数据，
有用功：W_有=Gh=4N×0.1m=0.4J，
机械效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{0.4J}{0.55J}$×100%≈72.7%．
（3）由表格数据，第1和第2次实验数据s、h相同，根据n=$\frac{s}{h}$可知这两次实验用的都是左图中的滑轮组，第2次实验提起物体重，机械效率高．即：使用同样的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率越高．
（4）由表格数据第2次实验中的额外功：W_额2=W_总2-W_有2=0.48J-0.4J=0.08J，
第3次实验中的额外功：W_额3=W_总3-W_有3=0.55J-0.4J=0.15J，
第3次实验中，n=$\frac{s}{h}$=$\frac{0.5m}{0.1m}$=5，使用的是右图的滑轮组，
由此可得：动滑轮自重增大，使滑轮组所做的额外功增大；
比较2和3两次实验数据可知，使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越低．
（5）综合上述结论，提高机械效率的方法有增大有用功，减小额外功．
故答案为：（1）匀速；（2）0.4；72.7%；（3）2；高；（4）增大；（5）减小．

点评 （1）物体升高的高度为h，绳子自由端移动的距离为s，二者之间的关系是s=nh，n指与动滑轮相连的绳子段数；
（2）使用滑轮组时，额外功主要消耗在克服动滑轮重力、绳子重力及摩擦上，增加钩码的重力，增大了有用功，则有用功占总功的比例增大，机械效率变大．