Question

10．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)，發(fā)現(xiàn)了一些實(shí)際問題．

（1）如表是實(shí)驗(yàn)中的幾組數(shù)據(jù)，請?jiān)诳瞻滋幪钌舷鄳?yīng)的計(jì)算結(jié)果．

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	彈簧測力 計(jì)移動的 距離s/m	總功 W總/J	機(jī)械 效率
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	0.40	0.25	0.6
4	B	1.90	0.2	0.38	0.75	0.6	0.45	84.4%

（2）實(shí)際中機(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100%和125%．這是什么原因？通過觀察圖2和圖3，手持彈簧測力計(jì)在豎直方向時，發(fā)現(xiàn)指針的位置不同，中圖中指針在零刻線的下方．
（3）經(jīng)過分析，找到了機(jī)械效率為100%和125%的原因是：用滑輪組A進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，彈簧測力計(jì)的示數(shù)比細(xì)繩實(shí)際的拉力要小，用測量值計(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)：在測量滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中，考慮彈簧測力計(jì)對讀數(shù)的影響，測拉力時，彈簧測力計(jì)一般要豎直向上移動；若彈簧測力計(jì)倒置時測拉力，要先將指針調(diào)至零刻線處．

Answer 1

分析 （1）要解決此題，需要掌握總功、有用功、機(jī)械效率的概念．知道W_有用=Gh、W_總=Fs、η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$；
（2）要知道在使用滑輪組時，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；
由于彈簧測力計(jì)的彈簧測力計(jì)本身具有重力，所以如果物體的重力太小的話，造成的誤差就會很大；
（3）在分析機(jī)械效率大的原因時，關(guān)鍵是從測力計(jì)的示數(shù)著手，拉力的誤差會造成總功的誤差；所以如果拉力偏小，則總功偏小，機(jī)械效率便會偏大；
（4）要知道豎直向上拉動測力計(jì)可以減少測力計(jì)本身對拉力的影響．

解答 解：
（1）總功：W_總3=F₃s₃=0.25N×0.6m=0.15J；
機(jī)械效率：η₃=$\frac{{W}_{有3}}{{W}_{總3}}$=$\frac{0.1J}{0.15J}$×100%=66.7%；
（2）實(shí)際中，由于有用功總小于總功，所以機(jī)械效率總小于1；
而在第1、2次實(shí)驗(yàn)中，由表格中數(shù)據(jù)由兩段繩子承擔(dān)物重，所以拉力向下，由于測力計(jì)外殼本身有重力，所以此時所測拉力偏小，計(jì)算出的總功也會偏小，從而造成機(jī)械效率偏大甚至大于100%；
（3）因?yàn)閺椈蓽y力計(jì)本身具有重力，所以當(dāng)拉力方向豎直向下時，彈簧測力計(jì)的重力與測力計(jì)示數(shù)之和為繩端的實(shí)際拉力．所以所測的拉力比實(shí)際的拉力要��；
因此計(jì)算的總功偏小，根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$可知，在有用功不變的情況下，總功偏小，所以測量的機(jī)械效率偏高；
（4）由于測力計(jì)本身重力的影響，所以向下拉力測力計(jì)誤差會很大，所以測力計(jì)一般要豎直向上拉動．
故答案為：（1）0.15；66.7%；（2）＜；（3）��；��；（4）上．

點(diǎn)評 此題通過測量滑輪組的機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)考查了有關(guān)總功、機(jī)械效率的計(jì)算．同時還考查了機(jī)械效率小于1的原因及實(shí)驗(yàn)過程中彈簧測力計(jì)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響．要注意測力計(jì)對總功的影響．