Question

（2010?廣西）某物理實(shí)驗(yàn)小組在做“探究滑輪組機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)時(shí)，有以下實(shí)驗(yàn)器材：滑輪組、鉤碼、細(xì)線、刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)．（實(shí)驗(yàn)中不計(jì)細(xì)線重及摩擦）
（1）該小組用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在滑輪組下掛一重為G的物體，用大小為F的力勻速拉動(dòng)細(xì)線的自由端使物體上升了h，那么滑輪組的機(jī)械效率η₁=

G

3F

，動(dòng)滑輪重 G_動(dòng)=

nF-G

．
（2）實(shí)驗(yàn)中，若缺少

刻度尺

（從所列器材中選一種），仍能完成該實(shí)驗(yàn)．
（3）大家在討論滑輪組的機(jī)械效率跟什么因素有關(guān)時(shí)，甲同學(xué)認(rèn)為跟所提升的物重有關(guān)，乙同學(xué)則認(rèn)為跟動(dòng)滑輪的重有關(guān)．為了驗(yàn)證甲同學(xué)的猜想，他們?nèi)杂萌鐖D所示的裝置，換用重為2G的物體測(cè)出了機(jī)械效率η₂，η₂=

2G

3F

，通過(guò)比較η₁和η₂來(lái)驗(yàn)證甲同學(xué)的猜想是否正確．
（4）要驗(yàn)證乙同學(xué)的猜想是否正確，你將怎樣做？請(qǐng)將你的做法寫(xiě)在橫線上：

應(yīng)控制其它變量不變，只改變動(dòng)滑輪的重力或動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)，測(cè)出滑輪組的機(jī)械效率，比較機(jī)械效率的大小即可驗(yàn)證乙同學(xué)的猜想是否正確

．

Answer 1

分析：（1）由圖可知繩子的有效股數(shù)為3，繩端移動(dòng)的距離s=nh，根據(jù)W=Fs求出總功；根據(jù)W=Gh求出有用功，利用η=

W有

W總

求出機(jī)械效率；不計(jì)細(xì)線重及摩擦?xí)r，根據(jù)F=

1

n

（G_物+G_動(dòng)）求出動(dòng)滑輪的重力．
（2）根據(jù)滑輪組機(jī)械效率的表達(dá)式η=

W有

W總

=

Gh

Fs

=

Gh

Fnh

=

G

nF

=

G

3F

可知不需要的實(shí)驗(yàn)器材．
（3）根據(jù)滑輪組的機(jī)械效率表達(dá)式求出換用重為2G物體的機(jī)械效率．
（4）要驗(yàn)證乙同學(xué)的猜想是否正確，應(yīng)控制其它變量不變，改變動(dòng)滑輪的重力，比較滑輪組的機(jī)械效率．

解答：解：
（1）由圖可知n=3，繩端移動(dòng)的距離：s=nh=3h，
滑輪組的機(jī)械效率：
η=

W有

W總

=

Gh

Fs

=

Gh

Fnh

=

G

nF

=

G

3F

，
不計(jì)細(xì)線重及摩擦?xí)r，根據(jù)F=

1

n

（G_物+G_動(dòng)）可得：
動(dòng)滑輪的重力：G_動(dòng)=nF-G．
（2）由η=

W有

W總

=

Gh

Fs

=

Gh

Fnh

=

G

nF

=

G

3F

可知，實(shí)驗(yàn)中缺少刻度尺也可以完成實(shí)驗(yàn)．
（3）換用重為2G的物體時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率：
η₂=

W有

W總

=

2Gh

Fs

=

2Gh

Fnh

=

2G

nF

=

2G

3F

，
通過(guò)比較η₁和η₂來(lái)驗(yàn)證甲同學(xué)的猜想是正確的．
（4）要驗(yàn)證乙同學(xué)的猜想是否正確，應(yīng)控制其它變量不變，只改變動(dòng)滑輪的重力或動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)，測(cè)出滑輪組的機(jī)械效率，比較機(jī)械效率的大小即可驗(yàn)證乙同學(xué)的猜想是否正確．
故答案為：
（1）

G

3F

；nF-G；
（2）刻度尺；
（3）

2G

3F

；
（4）應(yīng)控制其它變量不變，只改變動(dòng)滑輪的重力或動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)，測(cè)出滑輪組的機(jī)械效率，比較機(jī)械效率的大小即可驗(yàn)證乙同學(xué)的猜想是否正確．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了探究滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)，能得出滑輪組機(jī)械效率的表達(dá)式η=

G

nF

和不計(jì)細(xì)線重及摩擦?xí)r拉力的表達(dá)式F=

1

n

（G_物+G_動(dòng)）以及控制變量法在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用是關(guān)鍵．