Question

1．某小组利用图1所示装置探究影响滑轮组机械效率的因素：

（1）实验所需器材除图中所示外，还需刻度尺．
（2）实验时，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计．
（3）实验中测得四组数据，如表所示，

实验 次数	钩码重 G/N	钩码上升的 高度h/cm	测力计的 示数F/N	测力计移动 的距离s/cm
l	3	2	1.2	6
2	3	5	1.2	15
3	3	8	1.2	26
4	3	10	1.2	30

①前三次实验中，第3次实验数据明显出现错误，应当剔除．
②笫四次实验中，有用功是0.3J，总功是0.36J，滑轮组的机械效率为83.3%．
③根据以上信息，请判断：该小组设计这四次实验的目的是为了探究滑轮组的机械效率与钩码上升的高度是否有关．
（4）现多次只改变钩码的重力G并测出滑轮组的机械效率η，则η与G的关系可能符合图2中的B．

Answer 1

分析 （1）根据表中数据可知，需要测量拉力的大小和物体上升的高度；
（2）应使弹簧测力计沿竖直方向匀速移动；
（3）①分析表格中，每次滑轮组绳子的有效股数即可判断前三次实验中不合理的实验数据；
②根据W=Gh求出有用功，根据W=Fs求出总功，利用η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$求出第四次实验中滑轮组的机械效率；
③要得出结论，需要注意分析表格中各数据，分析改变的量，机械效率的变化是由哪个物理量的变化引起的；
（4）滑轮组的机械效率随物重的增加而增大．

解答 解：（1）实验所需器材除图中所示外，还需测量物体上升的高度，因此还需要刻度尺．
（2）实验时，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计；
（3）①前三次实验中，1、2次实验绳端移动距离都是物体上升高度的3倍，可知此滑轮组由3段绳子承担物重，
而第3次绳端移动距离与钩码上升高度的关系错误，所以应当剔除．
②第四次实验中，
有用功：W_有=Gh=3N×0.1m=0.3J，
总功：
W_总=Fs=1.2N×0.3m=0.36J，
机械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{0.3J}{0.36J}$×100%≈83.3%．
③由表格中数据可以看出，在4次实验中钩码上升的高度不断发生变化，所以是探究滑轮组机械效率与钩码上升的高度是否有关．
（4）因为滑轮组的机械效率随物重的增加而增大，所以图象B符合η与G的关系．
故答案为：（1）刻度尺；（2）竖直向上匀速；（3）①3；②0.3；0.36；83.3%；③钩码上升的高度；（4）B．

点评 本题是测量滑轮组机械效率的实验，主要考查了有关滑轮组的有用功、总功、机械效率的计算以及滑轮组的组装；明确有用功和总功，同时知道绳端移动距离与物体上升高度之间的关系是关键；还要注意影响滑轮组机械效率的因素．