Question

9．探究動(dòng)滑輪的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)．
【猜想與假設(shè)】
猜想一：可能與動(dòng)滑輪的自重有關(guān)；
猜想二：可能與動(dòng)滑輪的提升的物重有關(guān)；
【制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
（1）為完成此次探究，小劉需準(zhǔn)備的測(cè)量工具有刻度尺與彈簧測(cè)力計(jì)，在同學(xué)的幫助下，小劉利用如圖所示的自重不同的動(dòng)滑輪進(jìn)行了三次實(shí)驗(yàn)，測(cè)得數(shù)據(jù)記錄在表：

實(shí)驗(yàn) 序號(hào)	鉤碼重 （N）	動(dòng)滑 輪重 （N）	拉力 （N）	鉤碼上升 的高度（m）	測(cè)力計(jì)移 動(dòng)的距離 （m）	有用功 （J）	總功 （J）	機(jī)械 效率 （%）
1	4	0.5	2.3	0.2	0.4	0.8	0.92	87.0
2	4	0.9	2.5	0.2	0.4	0.8	1.0	80.0
3	6	0.5	3.3	0.2	0.4	①	②	③

（2）請(qǐng)你幫小劉完成第三次實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)數(shù)據(jù)，填在橫線上①1.2，②1.321，③91%．
【分析與論證】通過(guò)比較1、2兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（填實(shí)驗(yàn)序號(hào)）可知，動(dòng)滑輪的機(jī)械效率與動(dòng)滑輪的自重有關(guān)（選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”），另一同學(xué)認(rèn)為“同一個(gè)機(jī)械，它的機(jī)械效率是一個(gè)定值”，通過(guò)比較1、3兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（選填實(shí)驗(yàn)序號(hào)）可知，他的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的．

Answer 1

分析 根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{G}{G+{G}_{動(dòng)}}$分析影響動(dòng)滑輪機(jī)械效率的因素；
（1）根據(jù)表中測(cè)量的物理量可知需要的測(cè)量工具；
（2）根據(jù)W_有=Gh求出有用功；根據(jù)W_總=FS求出總功；根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$求出機(jī)械效率；
研究動(dòng)滑輪機(jī)械效率與動(dòng)滑輪自身重力是否有關(guān)時(shí)，應(yīng)控制提升鉤碼的重力相同，改變動(dòng)滑輪重力；
同一個(gè)機(jī)械，額外功基本上不變，當(dāng)提升的物體重力變化時(shí)，有用功在總功中占得比值就變化，機(jī)械效率也就變化．

解答 解：由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{G}{G+{G}_{動(dòng)}}$可知，動(dòng)滑輪的機(jī)械效率與動(dòng)滑輪重和物重有關(guān)；
（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，需要測(cè)量物體上升的高度和自由端移動(dòng)的距離以及物重和自由端的拉力，因此需要的測(cè)量工具為刻度尺和彈簧測(cè)力計(jì)；
（2）①有用功：W_有=Gh=6N×0.2m=1.2J；
②總功：W_總=Fs=3.3N×0.4m=1.32J；
③動(dòng)滑輪的效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{1.2J}{1.32J}$×100%≈91%；
在1、2兩次實(shí)驗(yàn)中，鉤碼的重力相同，動(dòng)滑輪的重力不同，機(jī)械效率也不同，因此探究的是機(jī)械效率與動(dòng)滑輪自重的關(guān)系；
（3）比較1、3可知，同一個(gè)機(jī)械，動(dòng)滑輪重力不變，提升的物體重力不同時(shí)，機(jī)械效率也不同，提的物體越重，機(jī)械效率越大．
故答案為：提升的物重；（1）刻度尺與彈簧測(cè)力計(jì)；（2）①1.2；②1.32；③91%；1、2；有關(guān)；1、3．

點(diǎn)評(píng) 要求了解與掌握：（1）滑輪組的機(jī)械效率與提升物體的重力、動(dòng)滑輪重力、繩子段數(shù)及摩擦有關(guān)；
（2）同一滑輪組，提升物體重力越大，機(jī)械效率越大．