Question

4．在“探究滑輪組機械效率”的試驗中，某實驗小組采用圖1中A、B兩種繞線方式不同的滑輪組進行實驗，發(fā)現了一些實際問題．

（1）下表是實驗中的幾組數據，請在空白處填上相應的計算結果．

實驗 次數	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 計移動的 距離s/m	總功 W總/J	機械 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	0.10	0.25	0.6
4	B	1.90	0.2	0.38	0.75	0.6	0.45	84.4%

（2）實際中機械效率＜（選填“＞”“＜”或“=”）而表格中1、2兩次實驗的機械效率分別為100%和125%．這是什么原因？通過觀察圖2和圖3，手持彈簧測力計在豎直方向時，發(fā)現指針的位置不同，圖2中指針在零刻線的下方．
（3）經過分析，找到了機械效率為100%和125%的原因是：用滑輪組A進行實驗時，彈簧測力計的示數比細繩實際的拉力要小，要測量值計算出總功比細繩實際拉力做的功要小，因此測得的機械效率比實際效率要高．
（4）實驗總結：在測量滑輪組機械效率的試驗中，考慮彈簧測力計對讀數的影響，測拉力時，彈簧測力計一般要豎直向上勻速移動；若彈簧測力計倒置時測拉力，要先將指針調至零刻線處．
（5）若用同一滑輪組提升更重的物體，機械效率將變大（填“變大”、“變小”、“不變”或“無法確定”）

Answer 1

分析 （1）要解決此題，需要掌握總功、有用功、機械效率的概念．知道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，所以機械效率總小于1．
由于彈簧測力計的彈簧測力計本身具有重力，所以如果物體的重力太小的話，造成的誤差就會很大．
（3）在分析機械效率大的原因時，關鍵是從測力計的示數著手，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，機械效率便會偏大．
（4）要知道豎直向上拉動測力計可以減少測力計本身對拉力的影響；
（5）分析表格中數據可知，用同一個滑輪組提升物體時，物重越大，效率越高．

解答 解：（1）總功：W_總3=F₃s₃=0.25N×0.6m=0.15J；
機械效率：η₃=$\frac{{W}_{有3}}{{W}_{總3}}$×100%=$\frac{0.1J}{0.15J}$×100%=66.7%
（2）實際中，由于有用功總小于總功，所以機械效率總小于1．
而在第1、2次實驗中，由表格中數據由兩段繩子承擔物重，所以拉力向下，由于測力計外殼本身有重力，所以此時所測拉力偏小，計算出的總功也會偏小，從而造成機械效率偏大，甚至大于100%．
（3）因為彈簧測力計本身具有重力，所以當拉力方向豎直向下時，彈簧測力計的重力與測力計示數之和為繩端的實際拉力．所以所測的拉力比實際的拉力要�。�
因此計算的總功偏小，根據η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$可知，在有用功不變的情況下，總功偏小，所以測量的機械效率偏高．
（4）由于測力計本身重力的影響，所以向下拉力測力計誤差會很大，所以測力計一般要豎直向上拉動．
（5）使用同一滑輪組時，做的額外功不變，增加鉤碼的重，增大了有用功，因此機械效率會變大．
故答案為：（1）0.15；66.7%；（2）＜；（3）��；小；（4）向上勻速；（5）變大．

點評 此題是測量滑輪組的機械效率．考查了有關總功、機械效率的計算．同時考查了機械效率小于1的原因及實驗過程中彈簧測力計對實驗結果的影響．要注意測力計對總功的影響．