Question

16．小玲在“测量滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如表格：

实验 次数	物重 G/N	物体上升的高度h/cm	测力计的示数F/N	测力计移动的离s/cm
1	6	5	2.5	15
2	6	10	2.5	20
3	6	15	2.5	45

（1）分析表中数据，回答以下问题：
①表中有一个数据的记录是错误的，错误的数据是20．
②第3次实验中滑轮组的机械效率是80%．
③由实验数据可知：滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关．（填“有关”或“无关”）．
（2）小红在小铃实验的基础上，多使用一个滑轮也做了实验，如图乙所示．
①小红多使用一个滑轮，目的是为了改变拉力方向．
②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率相同（选填“相同”或“不相同”）．理由是两滑轮组所做的有用功和额外功都相同．
③但在实验后发现，计算出来两者的机械效率并不相同，且乙图的机械效率比甲图的要大一些，下列说法中，解释合理的是D．
A、乙图 多使用一个滑轮，多做了额外功
B、乙图多使用一个滑轮，少做了额外功
C、乙图多使用一个滑轮，绳子的摩擦阻力大一些
D、乙图的弹簧测力计向下拉时，内部的弹簧受到重力作用致使读数偏小．

Answer 1

分析 （1）①由图甲可知，通过动滑轮绳子的段数n=3，根据s=nh分析可知错误数据；
②由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$计算第3次实验中滑轮组的机械效率；
③由η=$\frac{G}{nF}$分析三次实验数据，可知三次机械效率相同，找到相同的量与不同量可得结论；
（2）①由图乙知增加了一个定滑轮，根据定滑轮特点可知其目的；
②分析所做有用功和总功，根据机械效率公式分析可得；
③根据弹簧测力计的自身重力对拉力大小的影响进行分析．

解答 解：
（1）①由图甲可知，通过动滑轮绳子的段数n=3，即s=3h，由表中数据可知，第2次实验分析可知测力计移动的距离：s=3×10cm=30cm，所以错误的数据是20；
②由第3次实验数据可知，滑轮组的机械效率为：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{6N×0.15m}{2.5N×0.45m}$×100%=80%；
③由η=$\frac{G}{nF}$使用同一滑轮组n值相同，由三次实验数据，三次实验的物重相同，测力计的示数相同，所以三次机械效率相同，但在三次实验中物体上升高度不同，所以可知：同一滑轮组机械效率的高低与物体上升高度无关；
（2）①由图乙知增加了一个定滑轮，根据定滑轮特点可知，这样可以改变绳子自由端拉力的方向；
②这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，他们做的有用功相同，额外功也一样，因此总功相同，也就是机械效率不变；
③由甲图可知，弹簧测力计竖直向上拉绳子，弹簧测力计的示数等于绳子受到的拉力；由乙图可知，弹簧测力计竖直向下拉绳子，弹簧测力计的示数等于绳子受到的拉力与弹簧测力计的重力之差，造成乙中测量的拉力偏小，根据η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$可知，乙滑轮组的机械效率偏高，故D正确．
故答案为：（1）①20；②80%；③无关；（2）①拉力方向；②相同；两滑轮组所做的有用功和额外功都相同；②D．

点评 本题是滑轮组机械效率的实验，考查了数据分析、机械效率的计算等．滑轮组的机械效率与物体重力、摩擦力、机械本身重力有关．要提高机械效率，应尽量减小摩擦和机械本身重力的同时，最大限度的增加被吊物体重力．