Question

以下是小明同學探究“滑輪組的機械效率跟所提升物重是否有關？”的部分過程，請幫助他完成下列填空．
●設計實驗
實驗目的：比較同一滑輪組在提升不同重物情況下的機械效率．
（1）實驗原理：η=

W有用

W總

（2）實驗器材：滑輪組一套、輕重不同的兩物塊、

刻度尺

、

彈簧測力計

、鐵架臺、細線．
●進行實驗并收集數據
（3）用如圖所示的兩套裝置先后做實驗，并將相關數據收集在下面的表格中

次 數	物塊重G/N	物塊上升 的高度h/m	有用功 W有/J	拉力 F/N	測力計上升距離S/m	總功 W總/J	機械 效率η
1	2			0.9	0.3	0.27
2	3		0.3	1.2	0.3	0.36	83.3%

●分析與論證
分析上表中的數據可以看出：
（4）同一滑輪組的機械效率

不是

恒定（填“是”或“不是”）．
●評估與拓展
（5）小明同學使用滑輪組提升重物時，測力計的示數一會兒大，一會兒小，弄得小明同學一時不知該何時讀數，你認為他在操作中應該

沿豎直向上勻速拉動彈簧測力計

．
（6）小明同學想探究滑輪組的機械效率是否與重物上升的速度有關，請你幫他寫出實驗步驟．

Answer 1

分析：（1）實驗原理是機械效率計算公式η=

W有用

W總

；
（2）根據實驗需要測量物體升高的高度、繩子移動的距離和測量拉力以及物體的重力，故需要刻度尺、彈簧測力計；
（3）由圖示先分析，物重由幾股繩子承擔，然后確定物體升高的高度；再利用W=Gh計算有用功；再利用機械效率公式計算機械效率；
（4）由實驗數據，第一次測量的機械效率為74.1%和第二次實驗機械效率為83.3%，分析即可；
（5）判定機械效率與1的關系，關鍵看是否做額外功；
（6）根據力的平衡條件進行分析；
（7）增加動滑輪的個數，相當于增加 了額外功，利用機械效率公式分析即可．

解答：解：（1）比較同一滑輪組在提升不同重物情況下的機械效率，原理是機械效率計算公式η=

W有用

W總

；
（2）需要測量物體升高的高度、繩子移動的距離，故需要刻度尺；要測量拉力以及物體的重力，故需要彈簧測力計；
（3）由圖示可分析得出，物重由三股繩子承擔，所以測力計上升0.3m，則物體升高0.1m；
利用功的公式W=Gh可得，有用功：W=Gh=2N×0.1m=0.2J；
利用機械效率公式η=

W有用

W總

=

0.2J

0.27J

=74.1%；表格如下：

次 數	物塊重G/N	物塊上升 的高度h/m	有用功 W有/J	拉力 F/N	測力計上升距離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	3	0.1	0.3	1.2	0.3	0.36	83.3%

（4）由實驗數據，第一次機械效率為74.1%，第二次實驗機械效率為83.3%，所以同一滑輪組的機械效率不是恒定的；
（5）根據二力平衡的條件可知，只有沿直線豎直向上勻速拉動彈簧測力計，彈簧測力計的示數才等于拉力的大小；
（6）用同一滑輪組提升同一重物以不同速度勻速上升，測出機械效率進行比較．
故答案為：（1）

W有用

W總

；
（2）刻度尺；彈簧測力計；
（3）表格同上；（4）不是；
（5）沿豎直向上勻速拉動彈簧測力計；
（6）用同一滑輪組提升同一重物以不同速度勻速上升，測出機械效率進行比較．

點評：本題考查了如何測定滑輪組的機械效率，并對實驗結果進行評估，提高了學生的實驗探究能力．