Question

小雪和小紅在“測滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，一起組裝好如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，他們分別記下了鉤碼和彈簧測力計(jì)的位置．

（1）小紅應(yīng)

豎直

向上拉動彈簧測力計(jì)，使鉤碼升高，并由彈簧測力計(jì)讀出拉力為1.0N，同時(shí)小雪用刻度尺測出鉤碼提升的高度為0.1m，以上測量準(zhǔn)確無誤，其他被測物理量和計(jì)算的數(shù)據(jù)如下表：

鉤碼重 G/N	彈簧測力計(jì)提升的高度h/m	有用功 W有用/J	總功 W總/J	機(jī)械效率 η
2	0.2	0.2	0.2	100%

（2）小紅測算得滑輪組的機(jī)械效率為100%，同組的小雪立即意識到出現(xiàn)了錯(cuò)誤，小雪判斷的依據(jù)是

有用功不可能等于總功

．請你幫助小紅找出導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)果的物理量是

彈簧測力計(jì)提升的高度0.2

．
（3）該滑輪組的機(jī)械效率實(shí)際為

66.7

%．
（4）接著小雪想“探究影響滑輪組機(jī)械效率的因素有哪些？”她利用如圖2甲所示的同一滑輪組分別做了三次實(shí)驗(yàn)，并重新設(shè)計(jì)了記錄數(shù)據(jù)的表格，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入下表：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	鉤碼重/N	鉤碼上升的距離/cm	彈簧測力計(jì)的讀數(shù)/N	彈簧測力計(jì)上升的距離/cm	機(jī)械效率
1	2	5	0.8	15	83.3%
2	4	5	1.5	15	88.9%
3	6	5	2.2	15	90.9%

從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出，使用同一滑輪組，

增加鉤碼的重力

可以提高滑輪組的機(jī)械效率．
（5）得出結(jié)論后小雪進(jìn)一步猜想：滑輪組的機(jī)械效率可能還與其他因素有關(guān)，于是用另一滑輪組做了第四次實(shí)驗(yàn)（如圖2乙所示）并將數(shù)據(jù)記錄如下：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	鉤碼重/N	鉤碼上升的距離/cm	彈簧測力計(jì)的讀數(shù)/N	彈簧測力計(jì)上升的距離/cm	機(jī)械效率
4	2	5	1	15	66.7%

比較實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)4，小雪發(fā)現(xiàn)雖然所掛鉤碼相同，但彈簧測力計(jì)的讀數(shù)不同，這是因?yàn)閮纱螌?shí)驗(yàn)所用滑輪的重力不同，于是小雪得出另一結(jié)論：滑輪組的機(jī)械效率還與滑輪的重力有關(guān)，但小紅認(rèn)為小雪得出這一結(jié)論的過程還不夠合理．請簡要說明小紅的理由：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)太少

．
（6）小雪在實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，即使所用動滑輪重和提起的鉤碼重都相同，測出的滑輪機(jī)械效率卻不同．關(guān)于這個(gè)問題，同學(xué)中分別提出了兩種猜想：
A．可能是由于滑輪工作時(shí)的摩擦不同造成的；
B．可能是由于實(shí)驗(yàn)觀察或操作存在某些問題造成的．
大家認(rèn)為，這兩種猜想都是有道理的．那么：
①你認(rèn)為，提出猜想A的理由是：

滑輪組繞法不同，提升相同重物時(shí)的摩擦力不同

．
②對于猜想B，你認(rèn)為有哪些觀察或操作因素會影響測量結(jié)果？請說出二點(diǎn)：
a：

測力計(jì)讀數(shù)錯(cuò)誤

    b：

提升物體高度讀數(shù)錯(cuò)誤

．

Answer 1

分析：（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)豎直勻速拉動測力計(jì)．
（2）有用功不能大于等于總功，由圖示滑輪組確定滑輪組承重繩子的股數(shù)，然后根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析答題；
（3）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用效率公式求出滑輪組的效率．
（4）分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)控制的變量與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論．
（5）根據(jù)一次實(shí)驗(yàn)得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有偶然性與片面性，為得出普遍結(jié)論，應(yīng)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)．
（6）滑輪與繩子間存在摩擦力，滑輪組繞法不同，摩擦力可能不同；實(shí)驗(yàn)時(shí)由于操作或讀數(shù)錯(cuò)誤會導(dǎo)致所測滑輪組效率不同或錯(cuò)誤．

解答：解：（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)豎直向上勻速拉動測力計(jì)．
（2）有用功不可能等于總功，滑輪組效率不可能為100%，因此實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有錯(cuò)誤；
由圖1所示滑輪組可知，其承重繩子的有效股數(shù)n=3，鉤碼上升的高度h=0.1m，
則測力計(jì)移動的距離s=nh=3×0.1m=0.3m，由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，彈簧測力計(jì)提升的高度0.2錯(cuò)誤．
（3）滑輪組的效率η=

W有用

W總

×100%=

Gh

Fs

×100%=

2N×0.1m

1N×0.3m

×100%≈66.7%．
（4）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升鉤碼，提升鉤碼上升的高度相同而鉤碼重力不同，滑輪組效率不同，鉤碼重力越大，滑輪組效率越大，由此可得：使用同一滑輪組，增加鉤碼的重力可以提高滑輪組的機(jī)械效率．
（5）小雪僅根據(jù)兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就得出結(jié)論，實(shí)驗(yàn)次數(shù)太少，結(jié)論具有偶然性與片面性，為得出普遍結(jié)論，應(yīng)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，測出多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．
（6）①繩子與滑輪間、滑輪與輪軸間存在摩擦力，滑輪組繞法不同，提升相同重物時(shí)的摩擦力不同，可以影響滑輪組的機(jī)械效率．
②實(shí)驗(yàn)時(shí)，對測力計(jì)讀數(shù)錯(cuò)誤，或提升物體高度讀數(shù)錯(cuò)誤，或沒有沿豎直方向勻速拉動測力計(jì)都會造成滑輪組效率不同甚至錯(cuò)誤．
故答案為：（1）豎直；（2）有用功不可能等于總功；彈簧測力計(jì)提升的高度0.2；（3）66.7；（4）增加鉤碼的重力；（5）實(shí)驗(yàn)次數(shù)太少；（6）①滑輪組繞法不同，提升相同重物時(shí)的摩擦力不同；②測力計(jì)讀數(shù)錯(cuò)誤；提升物體高度讀數(shù)錯(cuò)誤．

點(diǎn)評：本題考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、求滑輪組效率、影響滑輪組效率的因素等，掌握基礎(chǔ)知識、應(yīng)用控制變量法、效率公式即可正確解題．