Question

在“測滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中
（1）圖甲是小強(qiáng)實(shí)驗(yàn)中的情景，下表是他記錄的一組數(shù)據(jù)．

鉤碼總重G/N	鉤碼上升高度h/m	測力計(jì)拉力F/N	測力計(jì)移動(dòng)距離s/m
2	0.05	0.4	0.15

①由表中數(shù)據(jù)可計(jì)算出，滑輪組對鉤碼做的有用功為0.1J，人做的總功為______J．
②對以上兩個(gè)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，其不合理之處是______；結(jié)合彈簧測力計(jì)放大圖，可知小強(qiáng)的錯(cuò)誤是______．
（2）小紅在小強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上多使用一個(gè)滑輪也做了實(shí)驗(yàn)，如圖乙所示．小紅多使用一個(gè)滑輪，目的是為了改變______．
（3）這兩位同學(xué)使用各自的滑輪組提升相同的重物時(shí)，若忽略繩重及摩擦，它們的機(jī)械效率______（選填“相同”或“不相同”），理由是：______．
（4）如果這兩位同學(xué)用彈簧測力計(jì)拉著物體加速上升，測得滑輪組的機(jī)械效率將會(huì)______（選填“偏高”、“偏低”或“不變”）
（5）如果將重大于2N的鉤碼掛在圖甲中滑輪組下，根據(jù)題中已有的信息可以判斷出這時(shí)滑輪組的機(jī)械效率應(yīng)在______范圍內(nèi)．

Answer 1

解：（1）①人做的總功W_總=Fs=0.4N×0.15m=0.06J；②總功為0.06J，小于有用功0.1J，這是不合理的；彈簧測力計(jì)的分度值為0.2N，故其正確的示數(shù)為0.8N，而不是0.4N；
（2）讀圖乙可知，增加了一個(gè)定滑輪后，拉力的作用方向改變了，省力情況不變；
（3）在忽略繩重及摩擦?xí)r，滑輪組的額外功來自于動(dòng)滑輪，比較甲乙兩圖可知，動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)相同，提升的重物也相同，因此，它們的機(jī)械效率相同；
（4）當(dāng)彈簧測力計(jì)拉著物體加速上升時(shí)，此時(shí)繩端受的是不平衡的力，測力計(jì)的示數(shù)大于物體對繩端的拉力，因此，所求得的總功偏大，機(jī)械效率會(huì)偏低；
（5）當(dāng)掛2N鉤碼時(shí)滑輪組的機(jī)械效率：η₁===83.3%，
動(dòng)滑輪的重：G_動(dòng)=0.8N×3-2N=0.4N，
當(dāng)繩端拉力達(dá)到彈簧測力計(jì)的最大稱量5N時(shí)，鉤碼的重為：G′=5N×3-0.4N=14.6N，
則滑輪組能達(dá)到的最大機(jī)械效率為：η₂===97.3%，
故這時(shí)滑輪組的機(jī)械效率應(yīng)在83.3～97.3%范圍內(nèi)．
故答案為：（1）①0.06； ②總功小于有用功； 測力計(jì)讀數(shù)錯(cuò)誤，應(yīng)為0.8N； （2）拉力的方向； （3）相同，動(dòng)滑輪重力相同，提升重物也相同；
（4）偏低； （5）83.3～97.3%．
分析：（1）①據(jù)公式W_總=Fs可求出人做的總功；②由于額外功不可避免，因此總功一定會(huì)大于有用功才合理；重新讀取彈簧測力計(jì)的示數(shù)，注意看清分度值；
（2）增加的滑輪作為定滑輪使用，改變了力的方向；
（3）在額外功、有用功均相同的情況下，機(jī)械效率一定相同；
（4）加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，繩端受的是不平衡的力的作用，此時(shí)測力計(jì)的示數(shù)會(huì)偏大，進(jìn)而影響機(jī)械效率的結(jié)果；
（5）先要判斷動(dòng)滑輪的重，再根據(jù)彈簧測力計(jì)的最大量程，判斷鉤碼的最大重力，進(jìn)而計(jì)算出滑輪組的最大機(jī)械效率．
點(diǎn)評：（1）考查了彈簧測力計(jì)的正確讀數(shù)與功的理解和計(jì)算；
（2）考查了通過讀圖，分析滑輪組的特點(diǎn)；
（3）考查了影響機(jī)械效率的因素，明確在額外功、有用功不變的情況下，機(jī)械效率不變；
（4）通過此問題的考查，讓我們明白了為什么在實(shí)驗(yàn)中要?jiǎng)蛩倮瓌?dòng)繩子，才能準(zhǔn)確測出拉力的大��；
（5）確定滑輪組機(jī)械效率的范圍應(yīng)從最小值和最大值兩方面入手進(jìn)行計(jì)算，最小值為鉤碼重2N時(shí)的機(jī)械效率，最大值的確定則要通過彈簧測力計(jì)的量程來最終推導(dǎo)得出．