Question

10．小炎同學采用如圖所示的裝置“測量滑輪組的機械效率”，測量數據如表所示．

實驗次數	物重G/N	物體上升的高度h/cm	測力計的示數F/N	測力計移動的距離s/cm
1	6	3	2.5	9
2	6	6	2.5	14
3	6	10	3.2	30

（1）分析表中數據，回答以下問題：
①表中第2次實驗記錄是錯誤的；
②第3次實驗中滑輪組的機械效率是62.5%；
③分析實驗數據可得，滑輪組機械效率與物體上升的高度無關．
（2）在小炎的探究基礎上，小紅同學想探究滑輪組的機械效率與滑輪組的繞線是否有關，請你在圖乙中畫出小紅的實驗裝置圖．若忽略繩重及摩擦，兩組裝置的機械效率相同（選填“相同”或“不相同”）．
（3）小軍也用如圖甲所示的滑輪組完成了三次實驗，實驗數據如表所示，由小軍的實驗數據你能得到的結論是：滑輪組的機械效率與提升滑輪的速度無關．

物理量 控制因素	物重 G/N	繩端拉力F/N	機械效率η/%
較小提升速度	10	4.2	79.4
中等提升速度	10	4.2	79.4
較大提升速度	10	4.2	79.4

Answer 1

分析 （1）①由圖示滑輪組確定承重繩子的股數，然后分析表中實驗數據，找出錯誤數據．
②根據表中實驗數據，應用功的計算公式與效率公式求出滑輪的效率．
③根據滑輪組效率公式分析答題．
（2）計算滑輪組的機械效率時，若忽略繩重及摩擦，則額外功就是提升動滑輪所做的功，根據有用功占總功的百分比判斷滑輪組機械效率的變化．
（3）分析表中數據可知物質和繩端的拉力相同，提升物體的速度不同，但機械效率相同，據此得出實驗結論．

解答 解：解：（1）由圖示滑輪組可知，滑輪組承重繩子的股數n=3；
由滑輪組公式可知，測力計移動的距離與物體上升高度的關系為：s=nh=3h，由表中第2組實驗數據可知，物體上升高度為6cm，測力計移動距離應該是18cm，而表中數據為14cm，則數據14cm錯誤．
②由表中實驗數據可知，第三次實驗中，滑輪組的效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{6N×10cm}{3.2N×30cm}$×100%=62.5%．
③由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{G}{nF}$可知，滑輪組效率與物體上升的高度h無關．
（2）當這兩位同學使用各自的滑輪組提升相同的重物時，若忽略繩重及摩擦，他們做的有用功相同，額外功也一樣，因此總功相同，也就是機械效率相同；
（3）分析表中數據可知，物質和繩端的拉力相同，提升物體的速度不同，探究的是滑輪組機械效率與物體被提升速度的關系，
滑輪組的機械效率相同，則滑輪組的機械效率與物體被提升的速度無關．
故答案為：（1）2；62.5%；物體上升的高度；（2）相同；（3）滑輪組的機械效率與提升滑輪的速度無關．

點評 （1）滑輪組做的有用功是提升物體重力做的功，額外功是克服動滑輪重力和繩子重力及摩擦做的功，總功是拉力做的功，機械效率等于有用功和總功的比值；
（2）滑輪組的機械效率和物體重、動滑輪重有關，如果動滑輪重不變，物體越重，機械效率越高；如果物體重不變，動滑輪越重，機械效率越低．