Question

某興趣小組學(xué)習(xí)機(jī)械效率知識后，為“探究動滑輪和定滑輪的機(jī)械效率”，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)探究過程：先用彈簧測力計(jì)測出物體的重G，按如圖所示組裝好器材．拉動彈簧測力計(jì)，使物體勻速上升，用刻度尺．分別測出物體上升的高度h和測力計(jì)移動的距離s，在物體靜止時(shí)讀出拉力的大小F．
（1）以上操作過程中存在一處錯誤是______，正確的操作方法是______
（2）改正錯誤后，正確操作得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表：

滑輪	物體重G/N	物體上升的高度h/cm	測力計(jì)的示數(shù)F/N	測力計(jì)移動的距離s/cm
甲	1	20	1.1	20
乙	1	20	0.6	40

比較測力計(jì)示數(shù)的大小，可知使用動滑輪的好處是______；在提升重物的過程中，如果要同時(shí)兼顧定滑輪和動滑輪的好處，應(yīng)選擇______．
（3）使用動滑輪所做的有用功是______J，動滑輪的機(jī)械效率是______．比較定滑輪和動滑輪的機(jī)械效率，兩種滑輪的機(jī)械效率不同的原因是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）在測繩端拉力時(shí)，需勻速拉動測力計(jì)同時(shí)讀出測力計(jì)的示數(shù)．
（2）比較動滑輪和定滑輪的拉力即可得出使用動滑輪的好處，滑輪組既可以省力、又可以改變用力的方向．
（3）根據(jù)W=Gh求出滑輪做的有用功，根據(jù)W=Fs求出總功，利用效率公式分別求出動滑輪和定滑輪的機(jī)械效率；根據(jù)額外功產(chǎn)生的原因得出兩種滑輪的機(jī)械效率不同的原因．
解答：解：（1）在實(shí)驗(yàn)中影響滑輪組機(jī)械效率的因素不光有物重還有動滑輪的重、繩重與摩擦；
所以滑輪轉(zhuǎn)動時(shí)，滑輪與軸之間以及繩與滑輪之間存在摩擦，與靜止?fàn)顟B(tài)彈簧測力計(jì)的示數(shù)不同；
改進(jìn)：物體勻速上升時(shí)讀彈簧測力計(jì)的示數(shù)；
（2）由表格可知，提升相同的重物時(shí)，動滑輪的拉力小于定滑輪的拉力，所以使用動滑輪的好處是省力；
定滑輪的好處是可以改變用力的方向，在提升重物的過程中，如果要同時(shí)兼顧定滑輪和動滑輪的好處，應(yīng)選擇滑輪組．
（3）定滑輪的機(jī)械效率η===≈90.9%；
動滑輪：有用功W_有=Gh=1N×0.2m=0.2J，
總功W_總=Fs=0.6N×0.4m=0.24J，
機(jī)械效率η==≈83.3%；
在有用功相同時(shí)，比較兩者的額外功可知，都有克服摩擦力做的額外功，但動滑輪還要克服動滑輪的重力做額外功，
所以兩端機(jī)械效率不同的原因是動滑輪的自重．
故答案為：（1）在物體靜止時(shí)讀出拉力F；物體勻速上升時(shí)讀彈簧測力計(jì)的示數(shù)；
（2）省力；滑輪組；
（3）0.24；83.3%；動滑輪有自重．
點(diǎn)評：本題是測量滑輪組的機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)，一定要搞清繩端拉力的測法，必須使測力計(jì)勻速運(yùn)動．同時(shí)要掌握滑輪組機(jī)械效率的影響因素．