Question

小明和小華完成“測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)后，各記錄一組數(shù)據(jù)如下表：

姓名	滑輪個(gè)數(shù)	鉤碼重/N	鉤碼升高/m	拉力/N	繩端移動(dòng)距離/m
小明	3	1.96	0.1	0.8	0.3
小華	4	1.96	0.1	0.7	0.5

請(qǐng)你根據(jù)表格回答：（每個(gè)滑輪的規(guī)格一樣）
（1）畫出小明的實(shí)驗(yàn)裝置圖．
（2）小明做的額外功是

 

J，所測(cè)滑輪組的機(jī)械效率為

 

；小華做的額外功是

 

J，所測(cè)滑輪組的機(jī)械效率為

 

．
（3）小華在實(shí)驗(yàn)中若去掉一個(gè)鉤碼，再測(cè)滑輪組的機(jī)械效率，其測(cè)量值與去掉前相比較要

 

（填“變大”“不變”或“變小”）．
（4）比較兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，造成滑輪組機(jī)械效率不同的原因是

 

．
（5）若實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有刻度尺，則只需要用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出

 

、

 

，此時(shí)計(jì)算機(jī)械效率的表達(dá)式是η=

 

．

Answer 1

分析：（1）由表中數(shù)據(jù)可知，小明拉繩移動(dòng)的距離是物體和動(dòng)滑輪移動(dòng)距離的3倍，動(dòng)滑輪被3根繩子承擔(dān)；小華拉繩移動(dòng)的距離是物體和動(dòng)滑輪移動(dòng)距離的5倍，動(dòng)滑輪被5根繩子承擔(dān)，根據(jù)“動(dòng)奇定偶”畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖．
（2）根據(jù)W=Gh求出有用功，根據(jù)W=Fs求出總功，由W_額=W_總-W_有求出額外功，最后根據(jù)η=

W有

W總

求出機(jī)械效率．
（3）機(jī)械效率是有用功與總功之比，若額外功不變，有用功越小，滑輪組的機(jī)械效率越低．
（4）如果物體重不變，動(dòng)滑輪越重，機(jī)械效率越低．
（5）根據(jù)滑輪組的機(jī)械效率公式W_有用=Gh，而W_總=Fs代入η=

W有

W總

即可解決．

解答：解：（1）由表中數(shù)據(jù)可知，小明拉繩移動(dòng)的距離是物體和動(dòng)滑輪移動(dòng)距離的3倍，所n=3；小華拉繩移動(dòng)的距離是物體和動(dòng)滑輪移動(dòng)距離的5倍，所以n=5，根據(jù)“動(dòng)奇定偶”畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖所示．
（2）小明做的有用功：W_有=Gh=1.96N×0.1m=0.196J
做的總功：W_總=Fs=0.8N×0.3N=0.24N
額外功：W_額=W_總-W_有=0.24N-0.196N=0.044J
機(jī)械效率為η=

W有

W總

=

0.196W

0.24W

≈81.7%；
小華做的有用功：W_有′=Gh=1.96N×0.1m=0.196J
做的總功：W_總′=F′s′=0.7N×0.5N=0.35N
額外功：W_額′=W_總′-W_有′=0.35N-0.196N=0.154J
機(jī)械效率為η=

W有′

W總′

=

0.196W

0.35W

=56%；
（3）若去掉一個(gè)鉤碼，額外功不變，有用功減小，有用功在總功中所占比值減小，所以機(jī)械效率降低．
（4）小華的實(shí)驗(yàn)效率低的原因：動(dòng)滑輪比小明的多，提升滑輪就要多做額外功，滑輪多則繩子與滑輪間摩擦力大，也要多做額外功．在有用功相同時(shí)，額外功多，機(jī)械效率低．
（5）滑輪組的機(jī)械效率公式η=

W有

W總

=

Gh

Fs

=

Gh

Fnh

=

G

nF

．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）0.044；81.7%；0.154；56%；（3）變��；（4）做的額外功不同；
（5）鉤碼重G；彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F；

G

nF

．

點(diǎn)評(píng)：此題主要考查了滑輪組的組裝以及滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算，并且考查了物重對(duì)機(jī)械效率的影響．