Question

17．小明在“測滑輪組機械效率”的實驗中，用如圖甲所示的滑輪組進行了三次實驗，實驗數(shù)據(jù)如下表：

實驗 次數(shù)	物重 G/N	物體上升的高度h/cm	測力計的示數(shù)F/N	甲乙 測力計移動的距離s/cm
1	6	3	2.5	9
2	6	5	2.5	17
3	6	8	2.5	24

（1）分析表中數(shù)據(jù)，回答以下問題：
①表中有一個數(shù)據(jù)的記錄是錯誤的，錯誤的數(shù)據(jù)是17；
②第3次實驗中滑輪組的機械效率是80%；
③表中數(shù)據(jù)反應出滑輪組的機械效率與物體被提升的高度無關(guān)．
（2）小紅在小明實驗的基礎(chǔ)上多使用一個滑輪也做了實驗，如圖乙所示．
①小紅多使用一個滑輪，目的是為了改變力的方向；
②當這兩位同學使用各自的滑輪組提升相同的重物時，若忽略繩重及摩擦，乙圖的機械效率與甲圖比將不變（選填“增大”或“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）滑輪組在使用中，動滑輪被幾根繩子承擔，拉力移動的距離就是物體和動滑輪移動距離的幾倍，計算滑輪組機械效率時，關(guān)鍵是找準有用功和總功；
（2）定滑輪的特點：不能省力，但可以改變用力方向；
滑輪組繩子自由端的拉力F=$\frac{1}{n}$G，由甲乙兩圖可以看出繩子的股數(shù)不同，所以其省力情況也就不同；計算滑輪組的機械效率時，若忽略繩重及摩擦，則額外功就是提升動滑輪所做的功．

解答 解：（1）①圖甲中的滑輪組由3段繩子承擔物重，故n=3，根據(jù)s=nh可知第2次實驗中的彈簧測力計移動的距離測量錯誤，應該為s₂=3h₂=3×5cm=15cm，故17cm錯誤；
②第3次實驗測得滑輪組的機械效率：
η₃=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{{G}_{3}{h}_{3}}{{F}_{3}{s}_{3}}$×100%=$\frac{6N×8×1{0}^{-2}m}{2.5N×24×1{0}^{-2}m}$×100%=80%；
同理第3次實驗測得滑輪組的機械效率也是80%；
所以3次實驗中滑輪組的機械效率都是80%．
③分析表中3次實驗數(shù)據(jù)可以看出，雖然3次實驗中提升鉤碼的高度不同，但是其機械效率是相同的，由此得出：同一滑輪組在提升相同的重物時，滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度無關(guān)；
（2）①小紅多了一個定滑輪，是為了改變用力方向．
②當這兩位同學使用各自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，也就是機械效率相同．
故答案為：（1）①17；②80%；③物體被提升的高度無關(guān)；（2）①力的方向；②不變．

點評 （1）滑輪組的機械效率和物體重、動滑輪重有關(guān)，如果動滑輪重不變，物體越重，機械效率越高；如果物體重不變，動滑輪越重，機械效率越低．
（2）要是考慮繩重和摩擦力的話，繩重和動滑輪重都屬于機械本身重力，摩擦力越大也會使吊起同樣重的物體時使用的拉力越大，使機械效率降低，總的說，滑輪組的機械效率與物體重力、摩擦力、機械本身重力有關(guān)．要提高機械效率，應盡量減小摩擦和機械本身重力的同時，最大限度的增加被吊物體重力．