Question

小明同学用如图甲所示的实验装置测量滑轮组的机械效率，相关数据记录在下表中。

实验次数	钩码重G/N	钩码上升的高度h/m	绳端的拉力F/N	绳端移动的距离s/m	机械效率
1	4	0.10	1.8	0.3
2	6	0.10	2.5	0.3
3	6	0.15	2.5

(1)实验中，使用滑轮组提升重物时，应竖直向上_______拉动弹簧测力计；

(2)第二次实验中，2s内钩码上升的高度为0.1m，则它运动的速度为_____m/s；

(3)第三次实验中，绳端移动的距离为_____m，滑轮组的机械效率为_____；

(4)分析比较第一、二两次实验数据，有用功W₁__W₂，滑轮组的机械效率η₁__η₂（前两空均选填“＞”“＜”或“＝”）。由此可知，可采用________的方法来提高滑轮组的机械效率；

(5)小红在小明实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验，如图乙所示。

①小红多使用一个滑轮，目的是为了________________；

②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率________（选填“相同”或“不相同”）。

Answer

匀速 0.05 0.45 80% ＜ ＜ 增加物重 改变施力的方向 相同

【解析】

(1)[1]实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计，以保证弹簧测力计示数稳定。

(2)[2]钩码运动的速度为

v==0.05m/s

(3)[3]由图示可知，滑轮组承重绳子有效股数n=3，第3次测量中，绳端移动的距离

s=nh=3×0.15m=0.45m

[4]滑轮组的机械效率

η3==80%

(4)[5][6][7]根据第1次和第2次数据可知，有用功分别为

W有1=G1h1=4N×0.1m=0.4J

W有2=G2h2=6N×0.1m=0.6J

W有1＜W有2

总功分别为

W总1=F1s1=1.8N×0.3m=0.54J

W总2=F2s2=2.5N×0.3m=0.75J

机械效率分别为

η1=≈74%

η2=≈80%

η1＜η2

前两次所用滑轮组相同，但第二次物重大于第1次物重，机械效率也大于第一次的机械效率，所以可得：使用同一滑轮组，增加物重可以提高滑轮组的机械效率。

(5)①[8]由图乙实验装置可知，小红多使用一个定滑轮的作用是改变力的方向。

②[9]这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，他们做的有用功相同，若忽略绳重及摩擦，因动滑轮重相同，则额外功也一样，因此总功相同，则它们的机械效率相同。