Question

以下是小明同學探究“滑輪組的機械效率跟所提升物重是否有關(guān)？”的部分過程，請幫助他完成下列填空．
●設(shè)計實驗
實驗?zāi)康模罕容^同一滑輪組在提升不同重物情況下的機械效率、
（1）實驗原理：η=

 

．
（2）實驗器材：滑輪組一套、輕重不同的兩物塊、

 

、

 

、鐵架臺、細線．

●進行實驗并收集數(shù)據(jù)
（3）用如圖所示的兩套裝置先后做實驗，并將相關(guān)數(shù)據(jù)收集在下面的表格中，請將表格中的空格補充起來．

次數(shù)	物塊重G/N	物塊上升的高度h/m	有用功W有/J	拉力F/N	測力計上升距離S/m	總功W總/J	機械效率η
1	2			0.9	0.3	0.27
2	3		0.3	1.2	0.3	0.36	83.3%

●分析與論證
分析上表中的數(shù)據(jù)可以看出：
（4）同一滑輪組的機械效率

 

恒定（填“是”或“不是”）．
（5）滑輪組的機械效率

 

1（填“大于”、“等于”或“小于”）．

●評估與拓展
（6）小明同學使用滑輪組提升重物時，測力計的示數(shù)一會兒大，一會兒小，弄得小明同學一時不知該何時讀數(shù)，你認為他在測量中應(yīng)該

 

．
（7）提升相同重物時，增加動滑輪的個數(shù)，滑輪組的機械效率將

 

（選填“變大”、“變小”或“不變”）．

Answer 1

分析：（1）實驗原理是機械效率計算公式η=

W有用

W總功

；
（2）根據(jù)實驗需要測量物體升高的高度、繩子移動的距離和測量拉力以及物體的重力，故需要刻度尺、彈簧測力計；
（3）由圖示先分析，物重由幾股繩子承擔，然后確定物體升高的高度；再利用W=Gh計算有用功；再利用機械效率公式計算機械效率；
（4）由實驗數(shù)據(jù)，第一次測量的機械效率為74.1%和第二次實驗機械效率為83.3%，分析即可；
（5）判定機械效率與1的關(guān)系，關(guān)鍵看是否做額外功；
（6）根據(jù)力的平衡條件進行分析；
（7）增加動滑輪的個數(shù)，相當于增加 了額外功，利用機械效率公式分析即可．

解答：解：（1）比較同一滑輪組在提升不同重物情況下的機械效率，原理是機械效率計算公式η=

W有用

W總功

；
（2）需要測量物體升高的高度、繩子移動的距離，故需要刻度尺；要測量拉力以及物體的重力，故需要彈簧測力計；
（3）由圖示可分析得出，物重由三股繩子承擔，所以測力計上升0.3m，則物體升高0.1m；
再利用功的公式W=Gh計算有用功W=Gh=2N×0.1m=0.2J；
再利用機械效率公式η=

W有用

W總

=

0.2J

0.27J

=74.1%；
所以有：

次數(shù)
1		0.1	0.2				74.1%
2		0.1

（4）由實驗數(shù)據(jù)，第一次機械效率為74.1%，第二次實驗機械效率為83.3%，所以同一滑輪組的機械效率不是恒定的；
（5）由于不得不做額外功，所以機械效率永遠小于1；
（6）根據(jù)力的平衡可知，只有沿直線豎直向上勻速拉動彈簧測力計，彈簧測力計的示數(shù)才等于拉力的大小；
（7）增加動滑輪的個數(shù)，相當于增加 了額外功，所以滑輪組的機械效率將減小．
故答案為：（1）η=

W有用

W總功

；
（2）刻度尺彈簧測力計；
（3）0.1 0.2 74.1%
（4）不是；
（5）小于；
（6）沿直線豎直向上勻速拉動彈簧測力計；
（7）變小．

點評：本題考查了如何測定滑輪組的機械效率，并對實驗結(jié)果進行評估，提高了學生的實驗探究能力．