Question

16．某班同學利用圖甲實驗裝置完成“測滑輪組機械效率”的實驗，各組實驗數(shù)據(jù)確認無誤后統(tǒng)計記錄如下表：分析表中數(shù)據(jù)，回答一下問題：
（1）第2次實驗中滑輪組的機械效率是46.3%；實驗中影響滑輪組效率的主要因素是鉤碼重與動滑輪重．
（2）小紅在圖甲實驗的基礎上多使用一個滑輪也做了實驗，如圖乙所示．
①小紅多使用一個滑輪，目的是為了改變改變力的方向；
②當同學各自使用甲乙兩圖的滑輪組提升相同的重物時，若忽略繩重及摩擦，則η_甲=η_乙（填“＞、=或＜”），請論述你的理由：額外功和有用功都相同．

實驗小組	鉤碼重 G/N	物體上升的高度h/cm	動滑輪 G’/N	拉力 F/N	滑輪組的機械效率η/%
1	0.5	3	0.4	0.35	47.6
2	0.5	5	0.4	0.36
3	1	5	0.6	0.62	53.8
4	1	5	0.8	0.71	46.9
5	2	5	0.6	0.98	68.0
6	2	5	0.8	1.06	62.9

Answer 1

分析 （1）由圖通過動滑輪繩子的段數(shù)n=3，由表格數(shù)據(jù)根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{G}{nF}$計算第2次實驗的機械效率；
分析表中實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)找出影響滑輪組效率的因素；
（2）滑輪組設計原則可歸納為：奇動偶定；一動配一定，偶數(shù)減一定，變向加一定；計算滑輪組的機械效率時，若忽略繩重及摩擦，則額外功就是提升動滑輪所做的功．

解答 解：
（1）由圖可知，通過動滑輪繩子的段數(shù)n=3，
由表格數(shù)據(jù)第2次實驗中，物體重G=0.5N，拉力F=0.36N，所以此次實驗的機械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{G}{nF}$×100%=$\frac{0.5N}{3×0.36N}$×100%≈46.3%；
由3、4或5、6可以看出，鉤碼重相同，動滑輪越重，機械效率越低；
由3、5或4、6可以看出，動滑輪重相同，鉤碼越重，機械效率越高；
由此可知，影響輪組機械效率的兩個主要因素是：鉤碼重與動滑輪重；
（2）①由圖乙，加一個定滑輪后繩子最后通過定滑輪，所以能起到改變力的方向的作用；
②這兩位同學使用各自的滑輪組提升相同的重物時，若忽略繩重及摩擦，他們做的有用功相同，額外功也一樣，因此總功相同，也就是機械效率不變．
故答案為：（1）46.3%；鉤碼重與動滑輪重；（2）①改變力的方向；②=；額外功和有用功都相同．

點評 滑輪組的機械效率和物體重、動滑輪重有關，如果動滑輪重不變，物體越重，機械效率越高；如果物體重不變，動滑輪越重，機械效率越低．