Question

18．小雪和小紅在“測滑輪組機(jī)械效率”的實驗中，一起組裝好如圖1所示的實驗裝置，他們分別記下了鉤碼和彈簧測力計的位置．
（1）小紅勻速豎直向上拉動彈簧測力計，使鉤碼升高，并由彈簧測力計讀出拉力為0.5N，同時小雪用用刻度尺測出鉤碼提升的高度為0.1m，以上測量準(zhǔn)確，其他被測物理量和計算的數(shù)據(jù)如表：

鉤碼重（N）	彈簧測力計提升的高度（m）	有用功（J）	總功（J）	機(jī)械效率
2	0.4	0.2	0.2	100%

（2）小雪和小紅測得滑輪組的機(jī)械效率為100%，他們意識到出現(xiàn)了錯誤，請你幫助找出原因彈簧測力計提升的高度錯了，應(yīng)為0.5m．
（3）請你計算出該滑輪組的機(jī)械效率．
（4）若提升的鉤碼重增加到6N，則該滑輪組的機(jī)械效率將增大．（填“變大”“變小”“不變”）
（5）有同學(xué)想進(jìn)一步探究滑輪組的機(jī)械效率是否與 滑輪組中細(xì)繩的繞法有關(guān)．根據(jù)探究目的，他們先通過實驗測算出如圖2（甲）所示的滑輪組的機(jī)械效率，請你在圖2（乙）中畫出下一步實驗所需的組裝圖，改變了繞線方式，該滑輪組的機(jī)械效率將不變．（填“變大”“變小”“不變”）．

Answer 1

分析 （1）測力計不是勻速地移動會造成測力計的讀數(shù)不準(zhǔn)確；
（2）滑輪組在使用中，動滑輪被幾根繩子承擔(dān)，拉力移動的距離就是物體和動滑輪移動距離的幾倍；
（3）根據(jù)公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$可計算出機(jī)械效率；
（4）使用滑輪組時，做的額外功不變，增加鉤碼的重，增大了有用功，因此機(jī)械效率會變大；
（5）甲圖中與動滑輪相連的繩子有2段，要研究與繩子繞法的關(guān)系，應(yīng)控制其余條件不變，只改變繩子的繞法，畫成與動滑輪相連的繩子為3段；
計算滑輪組的機(jī)械效率時，若忽略繩重及摩擦，則額外功就是提升動滑輪所做的功，根據(jù)有用功占總功的百分比判斷滑輪組機(jī)械效率的變化．

解答 解：
（1）測量滑輪組的實驗中應(yīng)該豎直勻速拉動彈簧測力計；
（2）動滑輪被5根繩子承擔(dān)，拉力移動的距離就是物體和動滑輪移動距離的5倍，因此彈簧測力計提升的高度錯了，應(yīng)為0.5m；
（3）滑輪組的機(jī)械效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{2N×0.1m}{0.5N×0.5m}$×100%=80%；
（4）使用滑輪組時，做的額外功不變，增加鉤碼的重，增大了有用功，因此機(jī)械效率會變大；
（5）與動滑輪相連的繩子段數(shù)為3段時，根據(jù)“奇動偶定”的原則繞線，繩子的起始端系在動滑輪的掛鉤上；如圖所示：

當(dāng)使用這兩個的滑輪組提升相同的重物時，若忽略繩重及摩擦，他們做的有用功相同，額外功也一樣，因此總功相同，也就是機(jī)械效率相同．
故答案為：（1）勻速豎直；（2）彈簧測力計提升的高度錯了，應(yīng)為0.5m；（3）80%；（4）增大；（5）見上圖；不變．

點評 滑輪組的機(jī)械效率與物體重力、摩擦力、機(jī)械本身重力有關(guān)．要提高機(jī)械效率，應(yīng)盡量減小摩擦和機(jī)械本身重力的同時，最大限度的增加被吊物體重力．