Question

某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。

实验次数	1	2	3
钩码重G/N	4	4	6
钩码上升高度h/m	0.1	0.1	0.1
绳端拉力F/N	1.8	1.6	1.8
绳端移动距离s/m	0.3	0.4
机械效率η	74.1%	62.5%

(1)实验中应沿竖直方向______拉动弹簧测力计。应该在测力计______（选填“静止”或“运动”）时读取拉力大小。

(2)通过表中数据可分析出第2次实验是用______（选填“甲”或“乙”）图所示装置做的实验。

(3)小组同学再用第2次实验中使用的装置做第3次实验，表中第3次实验中绳端移动距离s漏记，但仍可计算出第3次的机械效率为______。

(4)通过第2次和第3次的实验数据分析可得出结论：使用同一滑轮组提升不同的重物时，物体越重，滑轮组的机械效率______（选填“越高”“不变”或“越低”）。

（拓展）已知图中每个滑轮的重均为1 N，第1次实验中拉力克服摩擦和绳重所做的额外功为______J。

（补充设问）(5)若某同学在实验时没有竖直拉动弹簧测力计，则所测得的滑轮组机械效率与正确操作实验相比将______（选填“偏大”“不变”或“偏小”）。

(6)用同一滑轮组匀速提升和匀速放下同一物体时，拉力大小是否一样呢？______，原因是：______。

Answer

匀速 运动 乙 83.3% 越高 0.04 偏小 不一样 摩擦力方向不同

【解析】

(1)实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计，此时系统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大小，故应该在测力计运动时读取拉力大小；(2)实验2中，h2＝0.1 m，s2＝0.4 m，则动滑轮上绳子的股数n2＝＝＝4，所以实验2是用乙图所示装置做的实验；(3)小组同学再用第2次实验中使用的装置做第3次实验，

即用乙图所示装置做实验，第3次实验中绳端移动距离s＝4×0.1 m＝0.4 m，第3次的机械效率η＝＝＝×100%≈

83.3%＞62.5%；(4)通过第2次实验和第3次实验的数据分析可得出结论：使用同一滑轮组提升不同的重物时，物体越重，滑轮组的机械效率越高。【拓展】第1次实验拉力做的总功W1＝F1s1＝1.8 N×0.3 m＝0.54 J，做的有用功W有1＝G1h1＝4 N×0.1 m＝0.4 J，做的额外功W额外＝W1－W有1＝0.54 J－0.4 J＝0.14 J，克服动滑轮的重力做的额外功W额外1＝G动h＝1 N×0.1 m＝0.1 J，额外功包括克服动滑轮的重力及克服摩擦和绳重所做的额外功，故第1次实验中克服摩擦和绳重所做的额外功为W额外2＝W额外－W额外1＝0.14 J－0.1 J＝0.04 J。【补充设问】(5)因动滑轮的实质是一个省力杠杆，当没有竖直拉动测力计时，动力臂减小，由杠杆平衡条件可知所测拉力偏大，总功偏大，所以机械效率偏小；(6)用同一滑轮组匀速提升物体时，若不计机械的摩擦，拉力大小F＝，而实际情况下，考虑到机械的摩擦，作用在绳子上的拉力比F要大；用同一滑轮组匀速放下同一物体时，摩擦力阻碍系统向下运动，因摩擦力的方向向上，与上次不同，故作用在绳子上的力比F要小，故用同一滑轮组匀速提升和匀速放下同一物体时，拉力大小不一样。