Question

10．在做“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，小強(qiáng)和同學(xué)們組裝了如圖所示的甲、乙兩個(gè)滑輪組（每只滑輪重都相同，不計(jì)摩擦和繩重）．
（1）對(duì)于甲圖所示的滑輪組，如果沒(méi)有刻度尺，只要測(cè)出鉤碼重G，然后豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使鉤碼升高，從彈簧測(cè)力計(jì)上讀出拉力值F，即可算出該滑輪組的機(jī)械效率η=$\frac{G}{5F}$．
（2）比較甲、乙兩滑輪組的機(jī)械效率，可知η_甲＜η_乙（選填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）實(shí)驗(yàn)后小強(qiáng)猜想，對(duì)于同一滑輪組（例如圖乙），它的機(jī)械效率也可能不是固定的，于是他用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了探究，并證明自己的猜想是正確的．同一滑輪組的機(jī)械效率與物重有關(guān)，可能的結(jié)論是同一滑輪組物重越重，同一滑輪組的機(jī)械效率越大．

Answer 1

分析 （1）要解決此題需要掌握繩端移動(dòng)距離與物體上升高度之間的關(guān)系：s=nh．則η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{Fnh}$=$\frac{G}{nF}$．
（2）知道滑輪組的機(jī)械效率與動(dòng)滑輪重之間的關(guān)系，知道動(dòng)滑輪越重，所做的額外功越多，則機(jī)械效率越低．
（3）要解決此題，需要知道滑輪組的機(jī)械效率也與被提升的物重有關(guān)，同一滑輪組，提升的物體越重，機(jī)械效率越高，反之則越低．

解答 解：（1）由甲圖知，此滑輪組有5段繩子與動(dòng)滑輪接觸，所以此滑輪組由5段繩子承擔(dān)物重，所以s=5h．
其機(jī)械效率為：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{Fnh}$=$\frac{G}{nF}$=$\frac{G}{5F}$．
所以不用刻度尺也可以測(cè)出滑輪組的機(jī)械效率；
（2）兩滑輪組提升物體的重力相等，甲的動(dòng)滑輪多，所以做的額外功多．根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{有用}+{W}_{額}}$，甲的額外功大于乙的額外功，有用功相同，所以甲的機(jī)械效率低．
（3）滑輪組的機(jī)械效率與被提升物體的重力也有關(guān)系，所以應(yīng)使用同一滑輪組，改變被提升鉤碼的個(gè)數(shù)，測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率進(jìn)行比較．
也可根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{有用}+{W}_{額}}$=$\frac{Gh}{Gh+{G}_{動(dòng)}h}$=$\frac{G}{G+{G}_{動(dòng)}}$=$\frac{1}{1+\frac{{G}_{動(dòng)}}{G}}$可知，同一滑輪組物重越重，同一滑輪組的機(jī)械效率越大．
故答案為：（1）$\frac{G}{5F}$；（2）＜；（3）物重有關(guān)；同一滑輪組物重越重，同一滑輪組的機(jī)械效率越大．

點(diǎn)評(píng) 此題主要是測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率，首先要掌握滑輪組機(jī)械效率的概念．考查了滑輪組的機(jī)械效率與被提升物體的重力及動(dòng)滑輪重力之間的關(guān)系．