Question

某同学在做“测定滑轮组机械效率”的实验中
（1）他所准备的实验器材有：滑轮，细绳，铁架台，直尺，还需

 

和

 

．
（2）实验中需要测的物理量有

 

、

 

、

 

、

 

．
（3）该同学实验时，记录的数据在表格中，请认真填写所缺少的部分

物重/N	物体提高的高度/m	弹簧测力计读数/N	绳自由端拉动距离/m	有用功/J	总功/J	机械效率
50	0.15	20	0.45

（4）根据表中数据，在图中画出该同学实验时滑轮组的连接置图．

（5）实验中弹簧测力计应该

 

运动．
（6）同学乙观察并分析了甲的实验后，认为甲的实验中，可少用一种器材，少测两个数据也能测出滑轮组的机械效率，通过和甲讨论并经过老师的认定，他的方案是可行的，请你分析一下，去掉的器材是什么？少测哪两个数据？
答：去掉

 

；少测两个数据是

 

，

 

．

Answer 1

分析：（1）在测量滑轮组的机械效率，需要测量有用功和总功．在此实验中，有用功是克服钩码的重力做的功，所以还需要钩码．同时还需要测量绳端拉力，所以还需要用到弹簧测力计．
（2）要测量机械效率，需要计算有用功和总功．W_有用=Gh、W_总=Fs，所以需要测量物体的重力、物体上升的高度、绳端拉力、绳端移动的距离．
（3）要解决此题，需要掌握有用功、总功、机械效率的概念．W_有用=Gh、W_总=Fs、η=

W有用

W总

．
（4）要解决此题，首先根据物体上升高度与绳端移动距离之间的关系：s=nh确定承担物重的绳子段数，后根据绳子段数绕滑轮组．
（5）为了正确测量拉力，需要使测力计在竖直方向做匀速运动．
（6）要解决此题，首先要掌握物体上升高度与绳端移动距离之间的关系：s=nh．
根据公式：η=

W有用

W总

=

Gh

Fs

=

Gh

F?nh

=

G

nF

．

解答：解：（1）在此实验中，提升的物体是钩码，同时需要用到测力计测量钩码的重力和绳端拉力．
故答案为：弹簧测力计；钩码．
（2）有用功是克服物体的重力做的功，所以需要测量物体的重力G、物体上升的高度h；总功是指绳端拉力做的功，所以需要测量绳端拉力F和绳端移动的距离s．
故答案为：物体的重力G；物体上升的高度h；弹簧测力计的读数F；弹簧测力计移动的距离s．
（3）W_有用=Gh=50N×0.15m=7.5J
W_总=Fs=20N×0.45m=9J
η=

W有用

W总

=

7.5J

9J

=83.33%
故答案为：7.5；9；83.33%．

物重/N	物体提高的高度/m	弹簧测力计读数/N	绳自由端拉动距离/m	有用功/J	总功/J	机械效率
50	0.15	20	0.45	7.5	9	83.3%

（4）由题意知，绳端移动距离是物体上升高度的3倍，所以此滑轮组由3段绳子承担物重．
故答案为：．
（5）要正确测量绳端拉力，需要沿竖直方向匀速拉动测力计．
故答案为：沿竖直方向匀速．
（6）根据公式η=

Gh

Fs

，其中s=3h，所以η=

G

3F

．所以在此实验中可以不测量物体上升的高度和绳端移动的距离．
故答案为：刻度尺；物体上升的高度h；弹簧测力计移动的距离s．

点评：此题是测量滑轮组的机械效率，考查了有用功、总功、机械效率的计算．知道有用功是克服物体的重力做的功，总功是克服弹簧测力计做的功，机械效率是有用功与总功之比．