Question

5．以下是小陈同学探究“滑轮组的机械效率跟所提升物重是否有关？”的部分过程，请帮助她完成下列探究．
●设计实验
实验目的：比较同一滑轮组在提升不同重物情况下的机械效率．
（1）实验原理：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$．
（2）实验器材：滑轮组一套、钩码若干、弹簧测力计、刻度尺、铁架台、细线．
●进行实验并收集数据：
（3）请你在图中画出本实验的绕绳方法．
（4）用同一滑轮组先后提升不同重物，相关数据收集在下面的表格中，请将表格数据补
充完整．

实验次数	动滑轮 重G动/N	钩码重 G物/N	钩码上升 高度h物/m	直接将钩码 举高做的功 W有用/J	动力F动/N	动力作用点移动距离 S动/m	使用滑轮组动力做的功 W总/J	滑轮组的机械效率 η
1	0.53	1	0.1	0.1	0.7	0.3	0.21	47.6%
2		2	0.1	0.2	1.1	0.3	0.33
3		4	0.1	0.4	2	0.3	0.6	66.6%

●分析与论证
分析上表中的数据可以看出：
（5）同一滑轮组的机械效率不是恒定的（选填“是”或“不是”）．
（6）用同一滑轮组提升不同重物至同一高度：克服动滑轮的重力所做的额外功相同（选填“相同”或
“不同”）；提升的物重增加时，克服摩擦和绳重所做的额外功变多（选填“多”或“少”），滑轮组的机械效率变高（选填“高”或“低”）．
●评估与拓展
（7）多次改变提升的物重测量滑轮组的机械效率，目的是为了C．（填字母）
A．减小摩擦      B．多次测量取平均值减小误差      C．获得多组数据归纳出物理规律．

Answer 1

分析 （1）实验原理是机械效率计算公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$；
（3）要根据绳子自由端移动的距离和钩码上升高度之间的关系，判断承担物重的绳子的段数，它们之间的关系式是s=nh．
（4）根据η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$计算第2次实验的机械效率；
（5）由表格数据可直接得出同一滑轮组的机械效率是不是恒定的；
（6）根据W=Gh可得：用同一滑轮组提升不同重物至同一高度克服动滑轮的重所做的额外功关系，计算每次实验的额外功可知克服摩擦和绳重所做的额外功变化情况；由表格数据可知机械效率变化；
（7）初中物理用实验探究物理问题时要进行多次实验，有的是为了多次测量求平均值来减小误差；有的是多次测量发现变化规律；有的是为了使实验结论具有普遍性．

解答 解：
（1）比较同一滑轮组在提升不同重物情况下的机械效率，原理是机械效率计算公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$；
（3）由表格中数据可知，物体上升的高度h=0.1m，而绳子自由端移动的距离为0.3m，s=3h，所以由3段绳子承担物重，因此要从动滑轮绕起，如图所示：
；
（4）由表格中第2次实验数据，本次实验的机械效率为：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{0.2J}{0.33J}$×100%≈60.6%；
（5）由表格中三次实验可知，同一滑轮组的机械效率不是恒定的；
（6）由W=Gh可知，用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，克服动滑轮的重所做的额外功相同；
根据W_额=W_总-W_有，由表中数据，第1次实验额外功为0.21J-0.1J=0.1J；第2次实验额外功为0.33J-0.2J=0.11J；第3次实验额外功为0.6J-0.4J=0.2J；
额外功是指克服动滑轮重和克服摩擦和绳重所做的功，由此可知克服摩擦和绳重所做的额外功变大；
由表中数据可知，滑轮组的机械效率变高；
（7）多次改变提升的物重测量滑轮组的机械效率，是为了进行多次测量，获得多组数据，总结实验规律，使实验结论具有普遍性．
故答案为：（1）$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$；（3）见上图；（4）60.6%；（5）不是；（6）相同；多；高；（7）C．

点评 本题考查了测量滑轮组机械效率的实验，涉及到组装滑轮组、滑轮组机械效率的计算以及分析实验数据得出结论、多次测量的目的等，要注意影响滑轮组机械效率因素的掌握．