Question

14．小李在測定某滑輪組的機械效率時，得到下表中的兩組數(shù)據(jù)：

序號	物重（N）	提升高度（m）	繩端拉力（N）	繩端移動距離（m）	機械效率
1	3	1	1.5	4	50%
2	8	1	2.5	4	80%

（1）完成表格中空格．
（2）該實驗采用的實驗裝置圖是如圖中的甲（填“甲”或“乙”）．
（3）小李想到計算機械效率還可用η=$\frac{Gh}{（G+{G}_{動}）h}$，于是用彈簧測力計測得動滑輪重，代入上式計算后發(fā)現(xiàn)比實際測得的機械效率值偏大，請分析額外功是克服動滑輪重力、細線重力和摩擦力做功．
（4）為了減小測量誤差，小李認為滑輪組的機械效率應取兩次測量的平均值，你認為是錯誤的（填“正確”或“錯誤”）的，原因是滑輪組的機械效率隨物重改變而改變．

Answer 1

分析 （1）分別根據(jù)W_有=Gh和W_總=Fs求出有用功和總功，根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%求機械效率；
（2）根據(jù)繩子自由端移動的距離s與物體升高的高度h之間的關系：s=nh，確定重物和動滑輪由幾段繩子承擔，據(jù)此判斷；
（3）根據(jù)η=$\frac{Gh}{（G+{G}_{動}）h}$的適用條件分析回答；
（4）明確多次測量平均值的前提條件．

解答 解：（1）做的有用功W_有=Gh=8N×1m=8J；做的總功W_總=Fs=2.5N×4m=10J，
則機械效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{8J}{10J}$×100%=80%；
（2）根據(jù)繩子自由端移動的距離s與物體升高的高度h之間的關系：s=nh，可得n=$\frac{s}{h}$=$\frac{4m}{1m}$=4，即重物和動滑輪由4繩子承擔，故選用的是甲圖；
（3）在不計算摩擦和繩子重的情況下的情況下，額定外功的唯一來源就是克服動滑輪自重，根據(jù)總功等于有用功加額定外功，此時總功才等于Gh+G_動h，但在實驗操作中，細線重力和摩擦力總是存在的，所以：Gh+G_動h小于實際做的總功，而有用功Gh不變，所以，小李用η=$\frac{Gh}{（G+{G}_{動}）h}$計算機械效率偏大了；
（4）對同一個物理量的測量，僅由于誤差的因素而導致測量結果的不同，多次測量取平均值可以減小誤差，而本題中，用甲裝置測量了兩次機械效率，從表中數(shù)據(jù)可看出，由于物重不同，導致機械效率不同，即滑輪組的機械效率隨物重改變而改變，將兩個不同的機械效率取平均值是沒有意義的，也是錯誤的．
故答案為：（1）80%；
（2）甲；
（3）動滑輪重力、細線重力和摩擦力；
（4）錯誤，滑輪組的機械效率隨物重改變而改變．

點評 本題測定某滑輪組的機械效率，考查機械效率的計算、額外功來源的分析及數(shù)據(jù)的處理方法，綜合性較強．