Question

小明和小華完成“測量滑輪組的機械效率”的實驗后，各記錄一組數據如下表：

姓名	滑輪個數	鉤碼重/N	鉤碼升高/m	拉力/N	繩端移動距離/m
小明	3	1.96	0.1	0.8	0.3
小華	4	1.96	0.1	0.7	0.5

請你根據表格回答：（每個滑輪的規(guī)格一樣）
（1）畫出小明的實驗裝置圖．
（2）小明做的額外功是________J，所測滑輪組的機械效率為________；小華做的額外功是________J，所測滑輪組的機械效率為________．
（3）小華在實驗中若去掉一個鉤碼，再測滑輪組的機械效率，其測量值與去掉前相比較要________（填“變大”“不變”或“變小”）．
（4）比較兩個實驗，造成滑輪組機械效率不同的原因是________．
（5）若實驗中沒有刻度尺，則只需要用彈簧測力計測出________、________，此時計算機械效率的表達式是η=________．

Answer 1

解：（1）由表中數據可知，小明拉繩移動的距離是物體和動滑輪移動距離的3倍，所n=3；小華拉繩移動的距離是物體和動滑輪移動距離的5倍，所以n=5，根據“動奇定偶”畫出實驗裝置圖所示．
（2）小明做的有用功：W_有=Gh=1.96N×0.1m=0.196J
做的總功：W_總=Fs=0.8N×0.3N=0.24N
額外功：W_額=W_總-W_有=0.24N-0.196N=0.044J
機械效率為η==≈81.7%；
小華做的有用功：W_有′=Gh=1.96N×0.1m=0.196J
做的總功：W_總′=F′s′=0.7N×0.5N=0.35N
額外功：W_額′=W_總′-W_有′=0.35N-0.196N=0.154J
機械效率為η===56%；
（3）若去掉一個鉤碼，額外功不變，有用功減小，有用功在總功中所占比值減小，所以機械效率降低．
（4）小華的實驗效率低的原因：動滑輪比小明的多，提升滑輪就要多做額外功，滑輪多則繩子與滑輪間摩擦力大，也要多做額外功．在有用功相同時，額外功多，機械效率低．
（5）滑輪組的機械效率公式η====．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）0.044；81.7%；0.154；56%；（3）變��；（4）做的額外功不同；
（5）鉤碼重G；彈簧測力計示數F；．
分析：（1）由表中數據可知，小明拉繩移動的距離是物體和動滑輪移動距離的3倍，動滑輪被3根繩子承擔；小華拉繩移動的距離是物體和動滑輪移動距離的5倍，動滑輪被5根繩子承擔，根據“動奇定偶”畫出實驗裝置圖．
（2）根據W=Gh求出有用功，根據W=Fs求出總功，由W_額=W_總-W_有求出額外功，最后根據η=求出機械效率．
（3）機械效率是有用功與總功之比，若額外功不變，有用功越小，滑輪組的機械效率越低．
（4）如果物體重不變，動滑輪越重，機械效率越低．
（5）根據滑輪組的機械效率公式W_有用=Gh，而W_總=Fs代入η=即可解決．
點評：此題主要考查了滑輪組的組裝以及滑輪組機械效率的計算，并且考查了物重對機械效率的影響．