Question

19．小瑞和小昌同學在準備做“測算滑輪組的機械效率”的實驗時：
（1）準備了下列器材：鉤碼、天平、滑輪組、細繩，還應準備彈簧測力計和刻度尺器材，其中多余的器材是天平．
（2）實驗的原理是η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$．
（3）在實驗過程中，彈簧測力計應保持向上方向拉，并使鉤碼做勻速直線運動．
（4）下表是他們小組的同學在用如圖所示滑輪組實驗時記錄的數據：

拉力F（N）	鉤碼重G（N）	線端提升距離S（m）	鉤碼上升高度h（m）	W有（J）	W總（J）	效率η（%）
0.5	1.2	0.4	0.2	0.24	0.3

上表中數據肯定有錯誤的是線端提升距離，該滑輪組的機械效率是80%．
（5）利用該滑輪組來提升重物，要提高機構效率，可行的方法是減小動滑輪重或增大提升物體的重力．

Answer 1

分析 （1）根據η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$來確定所需的測量儀器；
（2）滑輪組機械效率是指有用功與總功之比；
（3）只有在勻速拉動時，拉力的大小才是不變的，彈簧測力計的示數是不變的，才能快速準確測出拉力的大小；
（4）根據表中實驗數據結合圖中滑輪組繩子的段數分析答題；根據表中實驗數據應用效率公式求出滑輪組效率；
（5）通過減小額外功，增加有用功可以提高滑輪組的機械效率．

解答 解：
（1）由機械效率的概念可知，η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$可知，實驗中要測量G、F及s、h，因此要用到彈簧測力計和刻度尺；其中多余的器材是天平；
（2）根據機械效率的概念可知，實驗的原理是：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$；
（3）在實驗操作中應豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使鉤碼做勻速直線運動，這樣彈簧測力計處于平衡狀態，彈簧測力計的示數才反映了拉力的大小；
（4）由圖可知滑輪組承重繩子的有效股數n=3，由表中實驗數據可知，物體上升高度為0.2m，測力計移動距離應該是0.6m，而不是0.4m，因此錯誤的實驗數據是：線端提升距離；
由表中實驗數據可知，滑輪組的效率為：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{0.24J}{0.3J}$×100%=80%；
（5）由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$可知，提高滑輪組機械效率的方法是減小額外功，增加有用功，即減小動滑輪重或增大提升物體的重力．
故答案為：（1）彈簧測力計和刻度尺；天平；（2）η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$；（3）上；勻速直線；（4）線端提升距離；80%；（5）減小動滑輪重或增大提升物體的重力．

點評 本題考查了實驗數據分析、求滑輪組效率等問題，根據圖象求出承重繩子的有效股數是正確解題的前提與關鍵．