Question

13．某同学用如图所示的实验装置测量滑轮组的机械效率，相关数据记录在如表中．

实验序号	钩码重/N	钩码上升的高度/m	绳端的拉力/N	绳端移动的距离/m	机械效率
1	4	0.10	1.8	0.3
2	6	0.10	2.5	0.3
3	6	0.15	2.5

（1）实验中，使用滑轮组提升重物时，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计．
（2）第三次实验中，绳端移动的距离为0.45m，滑轮组的机械效率为80%．
（3）分析实验数据发现，同一滑轮组提升重物的重力变大时，滑轮组的机械效率将变化，是因为根据η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{有}+{W}_{额}}$，当额外功一定时，有用功越大，机械效率越高．

Answer 1

分析 （1）只有匀速竖直向上拉动弹簧测力计，拉力大小不变，弹簧测力计的示数稳定；
（2）重物和动滑轮有三段绳子承担，绳子移动的距离物体升高距离的3倍；根据公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$可计算出机械效率；
（3）根据1、2次实验中的物重、物体升高的距离、弹簧测力计的拉力、弹簧测力计移动的距离，求出机械效率，然后得出结论．

解答 解：
（1）实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计，以保证拉力大小恒定．
（2）由图示可知，滑轮组承重绳子有效股数n=3，
第3次测量中，弹簧测力计移动的距离s=nh=3×0.15m=0.45m；
滑轮组的机械效率：
η₃=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{6N×0.15m}{2.5N×0.45m}$×100%=80%；
（3）根据第1次和第2次数据可知，机械效率分别为：
η₁=$\frac{{W}_{有1}}{{W}_{总1}}$×100%=$\frac{{G}_{1}{h}_{1}}{{F}_{1}{s}_{1}}$×100%=$\frac{4N×0.1m}{1.8N×0.3m}$×100%≈74%；
η₂=$\frac{{W}_{有2}}{{W}_{总2}}$×100%=$\frac{{G}_{2}{h}_{2}}{{F}_{2}{s}_{2}}$×100%=$\frac{6N×0.1m}{2.5N×0.3m}$×100%=80%；
两次所用滑轮组相同，因此在额外功一定时，有用功越大，机械效率越高．
故答案为：（1）匀速；（2）0.45m；80%；（3）η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{有}+{W}_{额}}$；额外功；高．

点评 滑轮组的机械效率跟提起的物重有关，跟物体升高的距离、移动的速度、绳子的绕法无关．通过增加提起的物重来提高机械效率．