Question

小明想利用圖所示的實驗裝置探究：對于同一滑輪組，掛同一重物，如果繩子的繞法不同，機械效率是否相同？
（1）他應選圖______和圖______進行實驗操作；
（2）試從理論上分析：在不考慮繩子的重量和繩子與滑輪間的摩擦的情況下，對于同一滑輪組，掛同一重物，滑輪組的機械效率與繩子的繞法無關(guān)．（已知每個鉤碼重力為G，動滑輪重力為G₀，設(shè)鉤碼都勻速上升高度h．）
（提示：機械效率）

Answer 1

解：
（1）要研究滑輪組的機械效率與繩子的繞法是否有關(guān)，需要采用控制變量法，讓提升相同的重物、都使用一個動滑輪，采用不同的繞法，由此可知，可選用甲、丙兩圖或乙、丁兩圖；
（2）∵滑輪組的機械效率：
η====，
∴η_甲=，η_丙=
∵不考慮繩子的重量和繩子與滑輪間的摩擦，
∴F₁=（G+G₀），F(xiàn)₃=（G+G₀），
∴η_甲==，η_丙==，
由此可知 η_甲=η_丙，說明對于同一滑輪組，掛同一重物，滑輪組的機械效率與繩子的繞法無關(guān)．
故答案為：（1）甲、丙（或乙、丁）；（2）分析過程同上．
分析：（1）使用滑輪組，機械效率的高低與提升重物的重力和動滑輪的重力有關(guān)，現(xiàn)在要研究與繩子的繞法是否有關(guān)，需要采用控制變量法，即選擇提升相同的重物、都使用一個動滑輪，使用不同的繞法，據(jù)此選擇；
（2）
點評：本題考查了使用滑輪組有用功、總功、機械效率的計算方法，考查了學生利用控制變量法分析實驗的能力，利用好不考慮繩子的重量和繩子與滑輪間的摩擦，F(xiàn)=（G+G₀）是本題的關(guān)鍵．