Question

16．在“探究滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組采用A、B兩種繞線方式不同的滑輪組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如圖所示發(fā)現(xiàn)了一些實(shí)際問題．
（1）小明設(shè)計(jì)記錄數(shù)據(jù)的表格如下表，并在將實(shí)驗(yàn)操作過程中的數(shù)據(jù)填寫在表格中，請(qǐng)完成表格中的①的計(jì)算結(jié)果：66.7%．

實(shí)驗(yàn) 次數(shù)	滑 輪 組	物塊重 G/N	物塊上升 的高度h/m	有用功 W有/J	拉力 F/N	彈簧測(cè)力 計(jì)移動(dòng)的 距離s/m	總功 W總/J	機(jī)械 效率	機(jī)械效率的平均值
1	A	0.50	0.2	0.10	0.20	0.4	0.08	125%
2	A	1.90	0.2	0.38	0.95	0.4	0.38	100%
3	B	0.50	0.2	0.10	0.25	0.6	0.15	①
4	B	1.90	0.2	0.38	0.75	0.6	0.45	84.4%

小玲同學(xué)認(rèn)為表格設(shè)計(jì)有問題，請(qǐng)你指出問題所在：表格中不應(yīng)設(shè)計(jì)機(jī)械效率的平均值；（不說明理由）

（2）圖甲B中為了測(cè)量繩子自由端的拉力F，小明同學(xué)認(rèn)為應(yīng)該在彈簧測(cè)力計(jì)靜止時(shí)讀數(shù)，小玲同學(xué)認(rèn)為應(yīng)該在緩慢勻速提升時(shí)讀數(shù)，正確的是小玲（選填“小明”或“小玲”）同學(xué)的方法．
（3）實(shí)際中的機(jī)械效率＜　1（選填“＞”、“=”或“＜”），而表格中1、2兩次實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率分別為125%和100%．這是什么原因？通過觀察圖乙和丙圖，手持彈簧測(cè)力計(jì)在豎直方向時(shí)，發(fā)現(xiàn)指針的位置不同，乙圖中指針在零刻線的下方．經(jīng)過分析，找到了機(jī)械效率為125%和100%的原因是：用滑輪組A進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)比細(xì)繩實(shí)際的拉力要小，用測(cè)量值計(jì)算出的總功比細(xì)繩實(shí)際拉力做的功要小，因此測(cè)得的機(jī)械效率比實(shí)際效率要高．
（4）實(shí)驗(yàn)總結(jié)：在測(cè)量滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中，考慮彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)讀數(shù)的影響，測(cè)拉力時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)一般要豎直向上勻速移動(dòng)；若彈簧測(cè)力計(jì)倒置時(shí)測(cè)拉力，要先將指針調(diào)至零刻線處．

Answer 1

分析 （1）由表中數(shù)據(jù)，根據(jù)機(jī)械效率公式計(jì)算；根據(jù)滑輪組的機(jī)械效率表示機(jī)械性能的好壞，不同的滑輪組效率不同，同一滑輪組效率與提升的重物大小有關(guān)來分析；
（2）測(cè)量繩子自由端的拉力F，應(yīng)該在緩慢勻速提升時(shí)讀數(shù)，此時(shí)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，拉力才于測(cè)力計(jì)示數(shù)；如果在彈簧測(cè)力計(jì)靜止時(shí)讀數(shù)，則沒有測(cè)量出繩子與輪間的摩擦力；
（3）要知道在使用滑輪組時(shí)，總要克服額外功，所以有用功總小于總功，所以機(jī)械效率總小于1．
由于彈簧測(cè)力計(jì)的彈簧測(cè)力計(jì)本身具有重力，所以如果物體的重力太小的話，造成的誤差就會(huì)很大．
（3）由于測(cè)力計(jì)外殼本身有重力，造成乙圖中指針在零刻線的下方，所以此時(shí)所測(cè)拉力偏小，據(jù)此分析；
（4）要知道豎直向上拉動(dòng)測(cè)力計(jì)可以減少測(cè)力計(jì)本身對(duì)拉力的影響．

解答 解：（1）由表中數(shù)據(jù)，第3次實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}=\frac{0.1J}{0.15J}$×100%≈66.7%；
滑輪組的機(jī)械效率可以反映機(jī)械性能的好壞，不同的滑輪組機(jī)械效率一般不同，同一滑輪組的機(jī)械效率與提升的物重有關(guān)，故不能將機(jī)械效率取平均值；表格中不應(yīng)設(shè)計(jì)機(jī)械效率的平均值；
（2）在圖甲B中為了測(cè)量繩子自由端的拉力F，小玲同學(xué)認(rèn)為應(yīng)該在緩慢勻速提升時(shí)讀數(shù)，此時(shí)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，此時(shí)測(cè)得的拉力才是準(zhǔn)確的；如果在彈簧測(cè)力計(jì)靜止時(shí)讀數(shù)，則沒有測(cè)量出繩子與滑輪間的摩擦力，拉力的測(cè)量值偏小，所以正確的是小玲同學(xué)的方法．
（3）實(shí)際中，由于額外功總是存在的，故有用功總小于總功，所以機(jī)械效率總小于1．
表格中1、2兩次實(shí)驗(yàn)是用A滑輪組做的，拉力向下，由于測(cè)力計(jì)外殼本身受重力，在測(cè)量前指針在零刻線的下方，所以用A滑輪組做實(shí)驗(yàn)時(shí)，所測(cè)拉力偏小，計(jì)算出的總功也會(huì)偏��；根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%可知，有用功不變，總功偏小，測(cè)得的機(jī)械效率比實(shí)際效率要高．
（4）實(shí)驗(yàn)總結(jié)：在測(cè)量滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中，考慮彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)讀數(shù)的影響，測(cè)拉力時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)一般要豎直向上勻速移動(dòng)；若彈簧測(cè)力計(jì)倒置時(shí)測(cè)拉力，要先將指針調(diào)至零刻線處．
故答案為：
（1）66.7%，表格中不應(yīng)設(shè)計(jì)機(jī)械效率的平均值；（2）小玲；（3）＜；��；��；（4）上勻速．

點(diǎn)評(píng) 此題是測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率．考查了機(jī)械效率的計(jì)算．同時(shí)考查了機(jī)械效率小于1的原因及實(shí)驗(yàn)過程中彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響．要注意測(cè)力計(jì)對(duì)總功的影響．