Question

17．小明在“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，用如圖甲所示的滑輪組進(jìn)行了三次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

實(shí)驗(yàn) 次數(shù)	物重 G/N	物體上升的高度h/cm	測(cè)力計(jì)的示數(shù)F/N	甲乙 測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離s/cm
1	6	3	2.5	9
2	6	5	2.5	17
3	6	8	2.5	24

（1）分析表中數(shù)據(jù)，回答以下問(wèn)題：
①表中有一個(gè)數(shù)據(jù)的記錄是錯(cuò)誤的，錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)是17；
②第3次實(shí)驗(yàn)中滑輪組的機(jī)械效率是80%；
③表中數(shù)據(jù)反應(yīng)出滑輪組的機(jī)械效率與物體被提升的高度無(wú)關(guān)．
（2）小紅在小明實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上多使用一個(gè)滑輪也做了實(shí)驗(yàn)，如圖乙所示．
①小紅多使用一個(gè)滑輪，目的是為了改變力的方向；
②當(dāng)這兩位同學(xué)使用各自的滑輪組提升相同的重物時(shí)，若忽略繩重及摩擦，乙圖的機(jī)械效率與甲圖比將不變（選填“增大”或“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）滑輪組在使用中，動(dòng)滑輪被幾根繩子承擔(dān)，拉力移動(dòng)的距離就是物體和動(dòng)滑輪移動(dòng)距離的幾倍，計(jì)算滑輪組機(jī)械效率時(shí)，關(guān)鍵是找準(zhǔn)有用功和總功；
（2）定滑輪的特點(diǎn)：不能省力，但可以改變用力方向；
滑輪組繩子自由端的拉力F=$\frac{1}{n}$G，由甲乙兩圖可以看出繩子的股數(shù)不同，所以其省力情況也就不同；計(jì)算滑輪組的機(jī)械效率時(shí)，若忽略繩重及摩擦，則額外功就是提升動(dòng)滑輪所做的功．

解答 解：（1）①圖甲中的滑輪組由3段繩子承擔(dān)物重，故n=3，根據(jù)s=nh可知第2次實(shí)驗(yàn)中的彈簧測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離測(cè)量錯(cuò)誤，應(yīng)該為s₂=3h₂=3×5cm=15cm，故17cm錯(cuò)誤；
②第3次實(shí)驗(yàn)測(cè)得滑輪組的機(jī)械效率：
η₃=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{{G}_{3}{h}_{3}}{{F}_{3}{s}_{3}}$×100%=$\frac{6N×8×1{0}^{-2}m}{2.5N×24×1{0}^{-2}m}$×100%=80%；
同理第3次實(shí)驗(yàn)測(cè)得滑輪組的機(jī)械效率也是80%；
所以3次實(shí)驗(yàn)中滑輪組的機(jī)械效率都是80%．
③分析表中3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，雖然3次實(shí)驗(yàn)中提升鉤碼的高度不同，但是其機(jī)械效率是相同的，由此得出：同一滑輪組在提升相同的重物時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率與鉤碼上升的高度無(wú)關(guān)；
（2）①小紅多了一個(gè)定滑輪，是為了改變用力方向．
②當(dāng)這兩位同學(xué)使用各自的滑輪組提升相同的重物時(shí)，若忽略繩重及摩擦，他們做的有用功相同，額外功也一樣，因此總功相同，也就是機(jī)械效率相同．
故答案為：（1）①17；②80%；③物體被提升的高度無(wú)關(guān)；（2）①力的方向；②不變．

點(diǎn)評(píng) （1）滑輪組的機(jī)械效率和物體重、動(dòng)滑輪重有關(guān)，如果動(dòng)滑輪重不變，物體越重，機(jī)械效率越高；如果物體重不變，動(dòng)滑輪越重，機(jī)械效率越低．
（2）要是考慮繩重和摩擦力的話(huà)，繩重和動(dòng)滑輪重都屬于機(jī)械本身重力，摩擦力越大也會(huì)使吊起同樣重的物體時(shí)使用的拉力越大，使機(jī)械效率降低，總的說(shuō)，滑輪組的機(jī)械效率與物體重力、摩擦力、機(jī)械本身重力有關(guān)．要提高機(jī)械效率，應(yīng)盡量減小摩擦和機(jī)械本身重力的同時(shí)，最大限度的增加被吊物體重力．