Question

4．某實驗小組在“測滑輪組機械效率”的實驗中，第1、2、3次實驗裝置分別如圖中的甲、乙、丙所示，實驗得到的數(shù)據(jù)如表所示．

次數(shù)	鉤碼重G/N	鉤碼上升高度h/m	有用力W有用/J	拉力F/N	繩上升距離s/m	總功W總/J	機械效率η
1	2	0.1	0.2	0.9	0.3	0.27	74.1%
2	4	0.1	0.4	1.6	0.3	0.48
3	4	0.1	0.4	1.1		0.55	72.7%

（1）實驗中應(yīng)沿豎直方向勻速拉動彈簧測力計，使鉤碼上升．
（2）第2次實驗中測得的機械效率是83.3%．
（3）通過表中數(shù)據(jù)可分析第3次實驗的數(shù)據(jù)，繩子上升的距離s是0.5m．
（4）比較第1、2兩次實驗數(shù)據(jù)，可得出：使用同一滑輪組，提起的鉤碼越重，滑輪組的機械效率越高（填“高”或“低”）．
（5）第3次實驗中的動滑輪個數(shù)比第2次多，動滑輪自重增大，拉力移動相同距離時，對動滑輪所做的額外功增加（填“增加”或“減小”）．由此得出：滑輪組的機械效率與動滑輪的自重大小有關(guān)（填“有關(guān)”或“無關(guān)”）．
（6）實驗小組的同學(xué)猜想：滑輪組的機械效率還可能與鉤碼被提升的高度有關(guān)，請你選用上述器材設(shè)計一個實驗來驗證這一猜想是否正確，寫出實驗步驟．

Answer 1

分析 （1）只有在勻速拉動時，彈簧測力計的示數(shù)才和拉力的大小相等；
（2）根據(jù)公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$計算第二次的機械效率；
（3）根據(jù)公式s=$\frac{{W}_{總}}{F}$求出s的大�。�
（4）分析1、2兩組數(shù)據(jù)，得出機械效率與被提升物重之間的關(guān)系；
（5）分析2、3兩組數(shù)據(jù)，得出機械效率大小與動滑輪重力的關(guān)系；
（6）選用同一滑輪組，提升相同的重物，用彈簧測力計勻速豎直向上拉動繩端，將鉤碼提升不同的高度，分別讀出測力計的示數(shù)，測量動力點移動的距離，算出機械效率，進行比較．

解答 解：（1）實驗中應(yīng)沿豎直方向勻速拉動彈簧測力計，使鉤碼上升；
（2）第2次實驗中測得的機械效率η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{0.4J}{0.48J}$×100%≈83.3%；
（3）由W=Fs得，s=$\frac{{W}_{總}}{F}$=$\frac{0.55J}{1.1N}$=0.5m；
（4）1、2兩組數(shù)據(jù)，使用同一滑輪組，被提升的鉤碼越重，滑輪組的機械效率越高；
（5）動滑輪自重增大，拉力移動相同距離時，對動滑輪所做的額外功增多；
由2、3組數(shù)據(jù)可以看出，滑輪組的機械效率與動滑輪的重力有關(guān)；
（6）實驗步驟：
選用同一滑輪組，提升相同的重物，用彈簧測力計勻速豎直向上拉動繩端．
使重物升高h₁，讀出測力計的示數(shù)，測量動力點移動的距離，算出機械效率．
使重物升高h₂，讀出測力計的示數(shù)，測量動力點移動的距離，算出機械效率．進行比較．
故答案為：（1）勻速；（2）83.3%；（3）0.5m；（4）高；（5）增加；有關(guān)；（6）步驟如上．

點評 在此實驗中，對滑輪組的分析、機械效率公式的運用是實驗的基礎(chǔ)，同時，實驗中分別探究了機械效率高低與動滑輪個數(shù)、提升物體重力等多個量的關(guān)系，因此，控制變量法的運用也十分關(guān)鍵．