Question

18．在“測(cè)滑輪組的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中；
（1）需要的測(cè)量工具有彈簧測(cè)力計(jì)和刻度尺．
（2）需要測(cè)量的物理量為物體的重力G、物體升高的高度h、拉力的大小F和拉力移動(dòng)的距離s．
（3）計(jì)算滑輪組的機(jī)械效率的公式為；η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$
（4）小明和小白測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為，物體重力為1500N，繩端拉力為400N，滑輪組機(jī)械效率為75%．請(qǐng)你把他們的滑輪組裝配圖畫在下面的虛方框內(nèi)．
（5）小華在測(cè)量繩端拉力F的大小時(shí)，讓重物不動(dòng)讀出了彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，這樣他測(cè)得機(jī)械效率將偏大（填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

分析 （1）（2）利用機(jī)械效率公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$分析探究機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)所需要測(cè)量的物理量和需要的測(cè)量工具；
（3）測(cè)量出物體升高的高度h、拉力移動(dòng)的距離s、拉力的大小F、物體的重力G，計(jì)算出有用功W_有=Gh，總功W_總=Fs，利用效率公式求滑輪組的機(jī)械效率；
（4）根據(jù)公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{G}{nF}$求出滑輪組繩子的段數(shù)，然后給滑輪組繞繩子；
（5）彈簧測(cè)力計(jì)靜止時(shí)，讀數(shù)變小，根據(jù)公式W=Fs可知，總功會(huì)變小，在有用功不變的情況下，機(jī)械效率就會(huì)變大．

解答 解：
（1）根據(jù)公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$可知，實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量力和距離，所以需要的測(cè)量工具有彈簧測(cè)力計(jì)和刻度尺；
（2）根據(jù)公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$可知，需要測(cè)量的物理量是：物重G、拉力F、物體升高的高度h和拉力移動(dòng)的距離s；
（3）若物體升高的高度h、拉力移動(dòng)的距離s、拉力的大小F、物體的重力G；
則有用功W_有=Gh，總功W_總=Fs，滑輪組的機(jī)械效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$；
（4）根據(jù)公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{G}{nF}$可知，
滑輪組繩子的段數(shù)為：n=$\frac{G}{ηF}$=$\frac{1500N}{75%×400N}$=5，所以繩子的起點(diǎn)在動(dòng)滑輪上，如圖所示：

（5）用滑輪組拉動(dòng)物體上升時(shí)，當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)靜止時(shí)，繩輪之間的摩擦力為零，故額外功減小，總功減小，根據(jù)公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$可知，鉤碼重、鉤碼上升的距離、物體升高的距離都不變，總功減小，機(jī)械效率會(huì)變大．
故答案為：（1）彈簧測(cè)力計(jì)，刻度尺； （2）物體的重力G；物體升高的高度h；拉力的大小F；拉力移動(dòng)的距離s；（3）η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$；（4）見(jiàn)上圖；（5）偏大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)探究滑輪組的機(jī)械效率，要求學(xué)生掌握依據(jù)公式（原理）確定實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)所要測(cè)量的物理量、滑輪組的組裝及滑輪組的機(jī)械效率的計(jì)算．