Question

4．在“探究哪些因素影響滑輪組的機械效率”的實驗中，某小組利用如圖所示裝置勻速提升鉤碼，測得了四組數(shù)據(jù)，如表所示．

實驗 次數(shù)	兩個 鉤碼共重G/N	鉤碼上升的高度h/cm	測力計的示數(shù)F/N	測力計移動的距離s/cm
1	3	4	1.2	12
2	3	6	1.2	18
3	3	8	1.2	27
4	3	10	1.2	30

（1）實驗時，應豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使鉤碼勻速升高．
（2）前三次實驗中，第3次實驗數(shù)據(jù)明顯出現(xiàn)錯誤，應當剔除．
（3）第四次實驗中，有用功是0.3J，滑輪組的機械效率為83.3%．若僅增加鉤碼的個數(shù)，該滑輪組的機械效率將增大（選填“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）根據(jù)以上信息，可以判斷出該小組設計這四次實驗的目的是為了探究滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度是否有關．

Answer 1

分析 （1）為了正確測量拉力大小，應豎直向上拉動測力計做勻速直線運動；
（2）要解決此題，需要掌握繩端移動距離與物體上升高度之間的關系．s=nh．
（3）掌握有用功、總功、機械效率的概念．在此題中有用功是克服鉤碼的重力做的功；總功時拉力F做的功；機械效率等于有用功與總功之比；
增加鉤碼的個數(shù)，有用功增大，在額外功不變的情況下，機械效率將升高．
（4）要得出結(jié)論，需要注意分析表格中各數(shù)據(jù)，分析改變的量，機械效率的變化是由哪個物理量的變化引起的．

解答 解：（1）實驗時，應豎直向上勻速拉動彈簧測力計；
（2）前三次實驗中，1、2兩次實驗繩端移動距離都是物體上升高度的3倍，可知此滑輪組由3段繩子承擔物重，而第三次繩端移動距離與鉤碼上升高度的關系錯誤，所以應當剔除．
（3）第四次實驗的鉤碼重G=2N，鉤碼上升高度h=15cm=0.15m．所以有用功為：W_有用=Gh=3N×0.1m=0.3J；
測力計示數(shù)即拉力為F=1.5N，繩端移動距離為s=30cm=0.3m，所以總功為：W_總=Fs=1.2N×0.3m=0.36J；
所以機械效率為：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{0.3J}{0.36J}$×100%≈83.3%；
若僅增加鉤碼的個數(shù)，有用功增大，額外功不變的情況下，有用功在總功中所占的比例增大，所以該滑輪組的機械效率將升高．
（4）由表格中數(shù)據(jù)可以看出，在4次實驗中鉤碼上升的高度不斷發(fā)生變化，所以是探究滑輪組機械效率與鉤碼上升的高度是否有關．
故答案為：（1）豎直向上勻速；（2）3；（3）0.3；83.3%；增大；（4）鉤碼上升的高度．

點評 此題是測量滑輪組機械效率的實驗，主要考查了有關滑輪組的有用功、總功、機械效率的計算．一定要搞清有用功、總功的求法，掌握機械效率的計算公式，同時要搞清繩端移動距離與物體上升高度之間的關系．同時還考查了學生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析問題的能力．