Question

16．瑞瑞同學(xué)在做“測定滑輪組機(jī)械效率”的實驗中得到的數(shù)據(jù)如下表所示，實驗裝置如圖所示．

實驗次數(shù) 所測物理量	1	2	3
鉤碼重G/N	4	4	6
鉤碼上升高度h/cm	10	10	10
繩端拉力F/N	1.8	1.4	2.4
繩端移動距離s/cm	30	50	30
有用功/J	0.4	0.4	0.6
總功/J	0.54	0.7	0.72
機(jī)械效率η	74.1%	57.1	83.3%

（1）填寫上述表格內(nèi)的空格．
（2）從表中數(shù)據(jù)可分析出實驗1是用甲圖做的實驗，實驗2是用乙圖做的實驗．
（3）通過實驗1和實驗2的數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論：使用不同的滑輪組提升相同的重物時，動滑輪的個數(shù)越多，滑輪組的機(jī)械效率越低．
（4）比較實驗1和實驗3可得出結(jié)論：使用同一滑輪組，提升物體越重，有用功將變大，機(jī)械效率將變大（選填“變大”“變小”或“不變”）．
（5）瑞瑞同學(xué)現(xiàn)在用甲圖繼續(xù)進(jìn)行實驗，當(dāng)鉤碼重為5N，此時滑輪組的機(jī)械效率應(yīng)在74.1%～83.3%范圍內(nèi)．

Answer 1

分析 （1）知道物重、物體升高的距離、拉力、拉力移動的距離，求出有用功、總功和機(jī)械效率．
（2）根據(jù)物體升高的距離和繩子自由端移動的距離，判斷承擔(dān)物體和動滑輪繩子的段數(shù)．通過繩子的段數(shù)進(jìn)行判斷．
（3）在不考慮繩重和摩擦?xí)r，滑輪組的機(jī)械效率跟提起的物重、動滑輪的重有關(guān)，在提起的物重一定時，動滑輪越重，機(jī)械效率越低；
（4）在動滑輪重相同時，提起的物體越重，所做有用功越多，機(jī)械效率越高；
（5）根據(jù)機(jī)械效率大小與物重的關(guān)系進(jìn)行分析．

解答 解：（1）W_有用1=G₁h₁=4N×0.1m=0.4J；
W_總1=F₁s₁=1.8N×0.3m=0.54J；
η₁=$\frac{{W}_{有用1}}{{W}_{總1}}$×100%=$\frac{0.4J}{0.54J}$×100%≈74.1%．
W_有用2=G₂h₂=4N×0.1m=0.4J；
W_總2=F₂s₂=1.4N×0.5m=0.7J；
η₂=$\frac{{W}_{有用2}}{{W}_{總2}}$×100%=$\frac{0.4J}{0.7J}$×100%≈57.1%；
W_有用3=G₃h₃=6N×0.1m=0.6J；
W_總3=F₃s₃=2.4N×0.3m=0.72J；
η₃=$\frac{{W}_{有用3}}{{W}_{總3}}$×100%=$\frac{0.6J}{0.72J}$×100%≈83.3%．
（2）實驗1，物體升高0.1m，繩子自由端移動0.3m，說明物體和動滑輪有3段繩子承擔(dān)，所以實驗1數(shù)據(jù)是由甲滑輪組進(jìn)行的；
實驗2，物體升高0.1m，繩子自由端移動0.5m，說明物體和動滑輪有5段繩子承擔(dān)，所以實驗2數(shù)據(jù)是由乙滑輪組進(jìn)行的．
（3）由實驗1和實驗2的數(shù)據(jù)分析：使用不同的滑輪組提升相同的重物時，動滑輪的個數(shù)越多，動滑輪越重，滑輪組的機(jī)械效率低．
（4）由實驗1和實驗3可得：使用同一滑輪組，物體越重，所做的有用功將越多，滑輪組的機(jī)械效率越高；
（5）根據(jù)被提升物重與機(jī)械效率的關(guān)系，鉤碼重為5N，介于4N與6N之間，所以機(jī)械效率介于74.1%與83.3%之間．
故答案為：（1）

實驗次數(shù) 所測物理量	1	2	3
鉤碼重G/N	4	4	6
鉤碼上升高度h/cm	10	10	10
繩端拉力F/N	1.8	1.4	2.4
繩端移動距離s/cm	30	50	30
有用功/J	0.4	0.4	0.6
總功/J	0.54	0.7	0.72
機(jī)械效率η	74.1%	57.1	83.3%

（2）甲；乙；（3）越低；（4）變大；變大；（5）74.1%～83.3%．

點評 （1）以往的題目是由滑輪組判斷繩子的段數(shù)，本題是一種逆向思維，通過物體升高的距離，繩子自由端移動的距離，判斷繩子的段數(shù)，判斷滑輪組的繞法．
（2）提高滑輪組機(jī)械效率的方法：增加物重、減輕動滑輪的重、減輕繩重、減小摩擦等．