Question

11．在“探究哪些因素影響滑輪組的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，某小組利用如圖A所示裝置測得了四組數(shù)據(jù)，如下表所示．

試驗(yàn)次數(shù)	鉤碼重G/N	鉤碼上升的高度h/cm	測力計(jì)的示數(shù)F/N	測力計(jì)移動(dòng)的距離s/cm
1	3	2	1.2	6
2	3	5	1.2	15
3	3	8	1.2	26
4	3	10	1.2	30

（1）前三次實(shí)驗(yàn)中，第3（測力計(jì)移動(dòng)的距離） 次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)明顯出現(xiàn)錯(cuò)誤，應(yīng)當(dāng)剔除．
（2）第四次實(shí)驗(yàn)中，有用功是0.3 J，滑輪組的機(jī)械效率為83.3%．
（3）根據(jù)以上信息，請判斷：該小組設(shè)計(jì)這四次實(shí)驗(yàn)的目的是為了探究滑輪組的機(jī)械效率與鉤碼上升的高度 是否有關(guān)．
（4）小紅在以上實(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B所示．
①小紅多使用一個(gè)滑輪，目的是為了改變力的方向；
②當(dāng)兩位同學(xué)使用各自的滑輪組提升同一重物時(shí)，若忽略繩重及摩擦，它們的機(jī)械效率相同 （填“相同”或“不相同”）．

Answer 1

分析 （1）要解決此題，需要掌握繩端移動(dòng)距離與物體上升高度之間的關(guān)系：s=nh．
（2）掌握有用功、總功、機(jī)械效率的概念．在此題中有用功是克服鉤碼的重力做的功；總功時(shí)拉力F做的功；機(jī)械效率等于有用功與總功之比．
（3）要得出結(jié)論，需要注意分析表格中各數(shù)據(jù)，分析改變的量，機(jī)械效率的變化是由哪個(gè)物理量的變化引起的．
（4）①觀察A和B圖，根據(jù)滑輪的特點(diǎn)分析解答；
②由題，分析有用功和額定外功的變化情況，從而判斷機(jī)械效率的變化情況．

解答 解：（1）前三次實(shí)驗(yàn)中，1、2兩次實(shí)驗(yàn)繩端移動(dòng)距離都是物體上升高度的3倍，可知此滑輪組由3段繩子承擔(dān)物重，而第三次繩端移動(dòng)距離與鉤碼上升高度的關(guān)系錯(cuò)誤，所以應(yīng)當(dāng)剔除．
（2）第四次實(shí)驗(yàn)的鉤碼重G=3N，鉤碼上升高度h=10cm=0.1m．
所以有用功為：W_有用=Gh=3N×0.1m=0.3J；
測力計(jì)示數(shù)即拉力為F=1.2N，繩端移動(dòng)距離為s=30cm=0.3m
所以總功為：W_總=Fs=1.2N×0.3m=0.36J；
所以機(jī)械效率為：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{0.3J}{0.36J}$×100%≈83.3%．
（3）由表格中數(shù)據(jù)可以看出，在4次實(shí)驗(yàn)中鉤碼上升的高度不斷發(fā)生變化，所以是探究滑輪組機(jī)械效率與鉤碼上升的高度是否有關(guān)．
（4）①小紅多使用一個(gè)滑輪，目的是為了改變力的方向；
②因?yàn)锽圖中增加的是一個(gè)定滑輪，且提起同一重物，提升相同高度時(shí)做的有用功相同，若忽略繩重及摩擦，額外功也相同，總功相同，故它們的機(jī)械效率相同．
故答案為：
故答案為：（1）3（測力計(jì)移動(dòng)的距離）；
（2）0.3；83.3%；
（3）鉤碼上升的高度；
（4）①改變力的方向；②相同．

點(diǎn)評 本題是探究哪些因素影響滑輪組的機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)，考查了有用功、機(jī)械效率的計(jì)算以及控制變量法的應(yīng)用，都是考試中常見的類型，要掌握好．