Question

某物理实验小组在做“探究滑轮组机械效率”实验时，有以下实验器材：滑轮组、钩码、细线、刻度尺、弹簧测力计．（实验中不计细线重及摩擦）
（1）该小组用如图所示的装置进行实验，在滑轮组下挂一重为G的物体，用大小为F的力匀速拉动细线的自由端使物体上升了h，那么滑轮组的机械效率η₁=________，动滑轮重 G_动=________．
（2）实验中，若缺少________（从所列器材中选一种），仍能完成该实验．
（3）大家在讨论滑轮组的机械效率跟什么因素有关时，甲同学认为跟所提升的物重有关，乙同学则认为跟动滑轮的重有关．为了验证甲同学的猜想，他们仍用如图所示的装置，换用重为2G的物体测出了机械效率η₂，η₂=________，通过比较η₁和η₂来验证甲同学的猜想是否正确．
（4）要验证乙同学的猜想是否正确，你将怎样做？请将你的做法写在横线上：________．

Answer 1

解：
（1）由图可知n=3，绳端移动的距离：s=nh=3h，
滑轮组的机械效率：
η=====，
不计细线重及摩擦时，根据F=（G_物+G_动）可得：
动滑轮的重力：G_动=nF-G．
（2）由η=====可知，实验中缺少刻度尺也可以完成实验．
（3）换用重为2G的物体时，滑轮组的机械效率：
η₂=====，
通过比较η₁和η₂来验证甲同学的猜想是正确的．
（4）要验证乙同学的猜想是否正确，应控制其它变量不变，只改变动滑轮的重力或动滑轮的个数，测出滑轮组的机械效率，比较机械效率的大小即可验证乙同学的猜想是否正确．
故答案为：
（1）；nF-G；
（2）刻度尺；
（3）；
（4）应控制其它变量不变，只改变动滑轮的重力或动滑轮的个数，测出滑轮组的机械效率，比较机械效率的大小即可验证乙同学的猜想是否正确．
分析：（1）由图可知绳子的有效股数为3，绳端移动的距离s=nh，根据W=Fs求出总功；根据W=Gh求出有用功，利用η=求出机械效率；不计细线重及摩擦时，根据F=（G_物+G_动）求出动滑轮的重力．
（2）根据滑轮组机械效率的表达式η=====可知不需要的实验器材．
（3）根据滑轮组的机械效率表达式求出换用重为2G物体的机械效率．
（4）要验证乙同学的猜想是否正确，应控制其它变量不变，改变动滑轮的重力，比较滑轮组的机械效率．
点评：本题考查了探究滑轮组机械效率的实验，能得出滑轮组机械效率的表达式η=和不计细线重及摩擦时拉力的表达式F=（G_物+G_动）以及控制变量法在设计实验中的应用是关键．