Question

9．探究動滑輪的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)．
【猜想與假設(shè)】
猜想一：可能與動滑輪的自重有關(guān)；
猜想二：可能與動滑輪的提升的物重有關(guān)；
【制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
（1）為完成此次探究，小劉需準(zhǔn)備的測量工具有刻度尺與彈簧測力計(jì)，在同學(xué)的幫助下，小劉利用如圖所示的自重不同的動滑輪進(jìn)行了三次實(shí)驗(yàn)，測得數(shù)據(jù)記錄在表：

實(shí)驗(yàn) 序號	鉤碼重 （N）	動滑 輪重 （N）	拉力 （N）	鉤碼上升 的高度（m）	測力計(jì)移 動的距離 （m）	有用功 （J）	總功 （J）	機(jī)械 效率 （%）
1	4	0.5	2.3	0.2	0.4	0.8	0.92	87.0
2	4	0.9	2.5	0.2	0.4	0.8	1.0	80.0
3	6	0.5	3.3	0.2	0.4	①	②	③

（2）請你幫小劉完成第三次實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)數(shù)據(jù)，填在橫線上①1.2，②1.321，③91%．
【分析與論證】通過比較1、2兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（填實(shí)驗(yàn)序號）可知，動滑輪的機(jī)械效率與動滑輪的自重有關(guān)（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”），另一同學(xué)認(rèn)為“同一個(gè)機(jī)械，它的機(jī)械效率是一個(gè)定值”，通過比較1、3兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（選填實(shí)驗(yàn)序號）可知，他的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的．

Answer 1

分析 根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{G}{G+{G}_{動}}$分析影響動滑輪機(jī)械效率的因素；
（1）根據(jù)表中測量的物理量可知需要的測量工具；
（2）根據(jù)W_有=Gh求出有用功；根據(jù)W_總=FS求出總功；根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$求出機(jī)械效率；
研究動滑輪機(jī)械效率與動滑輪自身重力是否有關(guān)時(shí)，應(yīng)控制提升鉤碼的重力相同，改變動滑輪重力；
同一個(gè)機(jī)械，額外功基本上不變，當(dāng)提升的物體重力變化時(shí)，有用功在總功中占得比值就變化，機(jī)械效率也就變化．

解答 解：由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{G}{G+{G}_{動}}$可知，動滑輪的機(jī)械效率與動滑輪重和物重有關(guān)；
（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，需要測量物體上升的高度和自由端移動的距離以及物重和自由端的拉力，因此需要的測量工具為刻度尺和彈簧測力計(jì)；
（2）①有用功：W_有=Gh=6N×0.2m=1.2J；
②總功：W_總=Fs=3.3N×0.4m=1.32J；
③動滑輪的效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{1.2J}{1.32J}$×100%≈91%；
在1、2兩次實(shí)驗(yàn)中，鉤碼的重力相同，動滑輪的重力不同，機(jī)械效率也不同，因此探究的是機(jī)械效率與動滑輪自重的關(guān)系；
（3）比較1、3可知，同一個(gè)機(jī)械，動滑輪重力不變，提升的物體重力不同時(shí)，機(jī)械效率也不同，提的物體越重，機(jī)械效率越大．
故答案為：提升的物重；（1）刻度尺與彈簧測力計(jì)；（2）①1.2；②1.32；③91%；1、2；有關(guān)；1、3．

點(diǎn)評 要求了解與掌握：（1）滑輪組的機(jī)械效率與提升物體的重力、動滑輪重力、繩子段數(shù)及摩擦有關(guān)；
（2）同一滑輪組，提升物體重力越大，機(jī)械效率越大．