Question

20．某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)用如圖甲所示的器材，探究影響滑輪組機(jī)械效率的因素．
（1）要用最省力的辦法提起圖甲中的重物，請(qǐng)完成滑輪組的繞線．
（2）該實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)將圖甲中的物體換成鉤碼，采用圖乙所示的繞線方法，測(cè)得滑輪組的機(jī)械效率如下表所示．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	鉤碼重量G/N	鉤碼上升高度h/m	拉力F/N	拉力F通過(guò)距離s/m	機(jī)械效率η/%
1	0.50	0.20	0.40	0.40	62.5
2	1.00	0.20	0.75	0.40	66.7
3	1.00	0.30	0.75	0.60	66.7
4	1.50	0.20	1.02	0.40	73.5
5	2.00	0.20	1.34	0.40
6	2.50	0.20	1.66	0.40	75.3

第五次實(shí)驗(yàn)，滑輪組的機(jī)械效率η₅=74.6%（計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)）．
（3）比較2、3兩次實(shí)驗(yàn)，可知：同一滑輪組的機(jī)械效率與重物被提升高度無(wú)關(guān)．
（4）根據(jù)以上信息，可以得出：用同一滑輪組提升不同重物至同一高度，在克服動(dòng)滑輪的重力所做的額外功相同（選填“相同”或“不同”）；提升的物重增加時(shí)，克服摩擦和繩重所做的額外功變大，滑輪組的機(jī)械效率將變大（選填“變大”、“變小”或“不變“）．
（5）多次改變提升的物重測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率，目的是C（選填字母）．
A．減小摩擦
B．多次測(cè)量取平均值減小誤差
C．獲得多組數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律
D．提高滑輪組的機(jī)械效率
（6）在某一次測(cè)量中，將圖（乙）中F的方向改為圖丙中的F₁，其它條件不變，滑輪組的機(jī)械效率不變（選填“增大”、“變小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）由一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成的滑輪組，其最省力的繞線方法就是由三段繩子承擔(dān)物重，據(jù)此來(lái)進(jìn)行繞線；
（2）根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$求出第5次實(shí)驗(yàn)滑輪組的機(jī)械效率；
（3）探究滑輪組的機(jī)械效率與重物被提升高度關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制其他因素不變，只改變物體被提高高度；
（4）根據(jù)W=Gh可得：用同一滑輪組提升不同重物至同一高度克服動(dòng)滑輪的重所做的額外功關(guān)系，提升的物重增加時(shí)克服物重所做的有用功的變化；進(jìn)一步分析機(jī)械效率得出其變化；
（5）初中物理用實(shí)驗(yàn)探究物理問(wèn)題時(shí)要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，有的是為了多次測(cè)量求平均值來(lái)減小誤差；有的是多次測(cè)量發(fā)現(xiàn)變化規(guī)律；有的是為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性；
（6）觀察圖可知，繩端最后繞過(guò)的是定滑輪，定滑輪只起改變力的方向的作用，對(duì)力的大小不會(huì)產(chǎn)生影響．

解答 解：
（1）一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成的滑輪組，其最省力的繞法是由三段繩子承擔(dān)物重，故其繞繩如下：

（2）第5次實(shí)驗(yàn)滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{2N×0.2m}{1.34N×0.4m}$×100%≈74.6%；
（3）探究滑輪組的機(jī)械效率與重物被提升高度關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制其他因素不變（物體的重不變），只改變物體被提高高度，由表格數(shù)據(jù)可知，應(yīng)比較2、3兩次實(shí)驗(yàn)；
（4）用同一滑輪組提升不同重物至同一高度，由W=Gh可知，克服動(dòng)滑輪的重所做的額外功相同；
物體的重力越大，每段繩子上承擔(dān)的物重越大，滑輪與繩子間的壓力增大，摩擦力增大，克服摩擦力所做的額外功變大；
提升的物重增加時(shí)，克服物重所做的有用功增加，由表中數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機(jī)械效率變大；
（5）多次改變提升的物重測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率，是為了進(jìn)行多次測(cè)量，獲得多組數(shù)據(jù)，總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律，使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性，故C正確；
（6）讀圖可知，繩端最后繞過(guò)的是定滑輪，定滑輪只改變力的方向，不影響力的大小，因此，拉力的最終方向不影響拉力的大�。ɡ�力不變），機(jī)械效率當(dāng)然也就不會(huì)變化．
故答案為：
（1）見(jiàn)上圖；（2）74.6；（3）2、3；（4）相同；變大；變大；（5）C；（6）不變．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了測(cè)量滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)，涉及到拉力的計(jì)算和滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算以及實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論、多次測(cè)量的目的等，要注意影響滑輪組機(jī)械效率因素的掌握．