Question

某同学做“测定滑轮组机械效率”的实验时，实验桌上有下列器材：
A．铁架台  B．钩码  C．天平  D．定滑轮和动滑轮各若干 E．长约2米的绳子  F．秒表
（1）以上器材中属于多余的是______；所缺少的两件主要器材是______和______．
（2）实验操作时，必须______拉动弹簧测力计，使钩码上升．
（3）若实验时加速向上拉动弹簧测力计测得的机械效率______（选填“偏大”或“偏小”）．
（4）实验测出弹簧测力计示数为0.5N，钩码重2N，钩码上升的高度为0.1m，动力移动的距离是0.5m，则该同学们选用了图中的______滑轮组．（选填“甲”或“乙”）
（5）若甲、乙滑轮组中每个滑轮的规格相同，吊起相同的物体，则较省力的是______装置，机械效率较高的是______装置（选填“甲”、“乙”）．

Answer

（1）机械效率等于有用功和总功的比值，根据W有=Gh，W总=FS分析多余的器材和缺少的器材．
（2）弹簧测力计要竖直方向匀速直线拉动弹簧测力计，拉力大小不变，弹簧测力计示数稳定，容易读数．
（3）加速拉动时，拉力将变大，根据W总=FS可知总功的变化，再根据机械效率等于有用功和总功的比值可知机械效率的变化情况．
（4）根据偶定奇动的原则绕出滑轮组的绕法，然后根据n=求出提升物体绳子的段数，比较即可选出正确的装置．
（5）提升物体绳子的段数越多越省力；用不同的滑轮组提升相同的重物时，做的有用功是相同的，如果动滑轮越重，做的额外功就越多，则机械效率就越小．
【解析】
（1）因为机械效率为有用功和总功的比值，而W有=Gh，W总=FS，故我们要测滑轮组的机械效率就需要测出物重G、自由端的拉力F、物体升高的高度h、自由端通过的距离S，由上可知我们需要弹簧测力计和刻度尺，当然还有滑轮和组装滑轮用的铁架台、线，还要有物体、钩码．因此天平和钟表是多余的器材，缺少弹簧测力计和刻度尺．
（2）探究滑轮组机械效率时，要竖直匀速拉动弹簧测力计，拉力不变，弹簧测力计示数温度，方便读数．
（3）加速拉动时，拉力将变大，根据W总=FS可知，总功变大；又因为机械效率等于有用功和总功的比值，有用功不变，总功变大，因此机械效率偏小．
（4）∵h=0.1m，s=0.5m
∴n==5
根据偶定奇动的原则可知，滑轮组的绕法如下：

显然选择甲装置．
（5）根据（4）小题中滑轮组的绕法可知，甲提升物体最多的绳子段数为5，乙提升物体最多的绳子段数为3，故甲装置省力；
对比甲、乙两图可以发现，它们提升相同的物体，即所做有用功相同，但甲滑轮组中的动滑轮有两个，乙中只有一个，则甲滑轮组做的额外功多，所以甲的机械效率小于乙．
故答案为：（1）天平、钟表；测力计；刻度尺；（2）竖直匀速；（3）偏小；（4）甲；（5）甲；乙．