Question

4．在“探究滑轮组机械效率”的实验中，某实验小组采用A、B两种不同的滑轮组进行试验（如图甲所示），发现了一些实际问题，下表是实验中的几组数据．

次数	装置	物块重/N	物块上升高度/m	拉力/N	测力计移动距离/m	总功/J	机械效率η
1	A	0.50	0.2	0.20	0.4	0.08	125%
2	A	1.90	0.2	0.95	0.4	0.38	100%
3	B	0.50	0.2	0.25	0.6
4	B	1.90	0.2	0.75	0.6	0.45	84.4%

（1）实际中机械效率η＜（填“＞”“=”或“＜”）1．通过观察图乙和图丙，手持弹簧测力计在竖直方向时，发现指针的位置不同，图乙中指针在零刻度线的下方，图丙中指针在零刻度线处．
（2）表格中1、2两次实验的机械效率分别是125%和100%，原因是：用滑轮组A进行试验时，弹簧测力计的示数比细绳实际拉力做的功要小，因此测得的机械效率比实际效率要高．
（3）实验总结：在测量滑轮组机械效率的实验中，考虑弹簧测力计对读数的影响，测拉力时，弹簧测力计一般要竖直向上匀速移动，若弹簧测力计倒置时测拉力，要先将指针调至零刻度线处．
（4）第3次实验中，通过表格中的数据，计算总功为0.15J，机械效率为66.7%．
（5）通过比较第3次和第4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体的重力有关．

Answer 1

分析 （1）要知道在使用滑轮组时，总要克服额外功，所以有用功总小于总功，所以机械效率总小于1；
由于弹簧测力计的弹簧测力计本身具有重力，所以如果物体的重力太小的话，造成的误差就会很大；
（2）在分析机械效率大的原因时，关键是从测力计的示数着手，拉力的误差会造成总功的误差．所以如果拉力偏小，则总功偏小，机械效率便会偏大；
（3）要知道竖直向上拉动测力计可以减少测力计本身对拉力的影响；
（4）要解决此题，需要掌握总功、有用功、机械效率的概念．知道W_有用=Gh、W_总=Fs、η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$；
（5）分析表中实验数据，根据实验控制的量与实验数据，得出实验结论．

解答 解：
（1）实际中，由于有用功总小于总功，所以机械效率总小于1；
而在第1、2次实验中，由表格中数据由两段绳子承担物重，所以拉力向下，由于测力计外壳本身有重力，所以此时所测拉力偏小，计算出的总功也会偏小，从而造成机械效率偏大甚至大于100%；
（2）因为弹簧测力计本身具有重力，所以当拉力方向竖直向下时，弹簧测力计的重力与测力计示数之和为绳端的实际拉力．所以所测的拉力比实际的拉力要小．因此计算的总功偏小，根据公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%，有用功不变，总功偏小，所以测量的机械效率偏高；
（3）由于测力计本身重力的影响，所以向下拉力测力计误差会很大，所以测力计一般要竖直向上拉动；
（4）W_总3=F₃s₃=0.25N×0.6m=0.15J；η₃=$\frac{{W}_{有3}}{{W}_{总3}}$=$\frac{0.10J}{0.15J}$×100%≈66.7%；
（5）由表中第3、4两次实验的实验数据可知，滑轮组相同而提升钩码的重力不同，滑轮组机械效率不同，钩码重力越大，滑轮组效率越高，由此可得：使用同一滑轮组，提升重物的重力越大，滑轮组效率越高．
故答案为：（1）＜；（2）小；（3）匀速；（4）0.15；66.7%；（5）物体的重力．

点评 此题是测量滑轮组的机械效率．考查了有关总功、机械效率的计算．同时考查了机械效率小于1的原因及实验过程中弹簧测力计对实验结果的影响．要注意测力计对总功的影响．