Question

小雪和小紅在“測滑輪組機械效率”的實驗中，一起組裝好如圖1所示的實驗裝置，他們分別記下了鉤碼和彈簧測力計的位置．

（1）小紅應

豎直

向上拉動彈簧測力計，使鉤碼升高，并由彈簧測力計讀出拉力為1.0N，同時小雪用刻度尺測出鉤碼提升的高度為0.1m，以上測量準確無誤，其他被測物理量和計算的數(shù)據如下表：

鉤碼重 G/N	彈簧測力計提升的高度h/m	有用功 W有用/J	總功 W總/J	機械效率 η
2	0.2	0.2	0.2	100%

（2）小紅測算得滑輪組的機械效率為100%，同組的小雪立即意識到出現(xiàn)了錯誤，小雪判斷的依據是

有用功不可能等于總功

．請你幫助小紅找出導致錯誤結果的物理量是

彈簧測力計提升的高度0.2

．
（3）該滑輪組的機械效率實際為

66.7

%．
（4）接著小雪想“探究影響滑輪組機械效率的因素有哪些？”她利用如圖2甲所示的同一滑輪組分別做了三次實驗，并重新設計了記錄數(shù)據的表格，將實驗數(shù)據填入下表：

實驗次數(shù)	鉤碼重/N	鉤碼上升的距離/cm	彈簧測力計的讀數(shù)/N	彈簧測力計上升的距離/cm	機械效率
1	2	5	0.8	15	83.3%
2	4	5	1.5	15	88.9%
3	6	5	2.2	15	90.9%

從實驗數(shù)據分析得出，使用同一滑輪組，

增加鉤碼的重力

可以提高滑輪組的機械效率．
（5）得出結論后小雪進一步猜想：滑輪組的機械效率可能還與其他因素有關，于是用另一滑輪組做了第四次實驗（如圖2乙所示）并將數(shù)據記錄如下：

實驗次數(shù)	鉤碼重/N	鉤碼上升的距離/cm	彈簧測力計的讀數(shù)/N	彈簧測力計上升的距離/cm	機械效率
4	2	5	1	15	66.7%

比較實驗1和實驗4，小雪發(fā)現(xiàn)雖然所掛鉤碼相同，但彈簧測力計的讀數(shù)不同，這是因為兩次實驗所用滑輪的重力不同，于是小雪得出另一結論：滑輪組的機械效率還與滑輪的重力有關，但小紅認為小雪得出這一結論的過程還不夠合理．請簡要說明小紅的理由：

實驗次數(shù)太少

．
（6）小雪在實驗中還發(fā)現(xiàn)，即使所用動滑輪重和提起的鉤碼重都相同，測出的滑輪機械效率卻不同．關于這個問題，同學中分別提出了兩種猜想：
A．可能是由于滑輪工作時的摩擦不同造成的；
B．可能是由于實驗觀察或操作存在某些問題造成的．
大家認為，這兩種猜想都是有道理的．那么：
①你認為，提出猜想A的理由是：

滑輪組繞法不同，提升相同重物時的摩擦力不同

．
②對于猜想B，你認為有哪些觀察或操作因素會影響測量結果？請說出二點：
a：

測力計讀數(shù)錯誤

    b：

提升物體高度讀數(shù)錯誤

．

Answer 1

分析：（1）實驗時應豎直勻速拉動測力計．
（2）有用功不能大于等于總功，由圖示滑輪組確定滑輪組承重繩子的股數(shù)，然后根據表中數(shù)據分析答題；
（3）由表中實驗數(shù)據應用效率公式求出滑輪組的效率．
（4）分析表中實驗數(shù)據，根據實驗控制的變量與實驗數(shù)據得出結論．
（5）根據一次實驗得出的實驗結論具有偶然性與片面性，為得出普遍結論，應進行多次實驗．
（6）滑輪與繩子間存在摩擦力，滑輪組繞法不同，摩擦力可能不同；實驗時由于操作或讀數(shù)錯誤會導致所測滑輪組效率不同或錯誤．

解答：解：（1）實驗時應豎直向上勻速拉動測力計．
（2）有用功不可能等于總功，滑輪組效率不可能為100%，因此實驗數(shù)據有錯誤；
由圖1所示滑輪組可知，其承重繩子的有效股數(shù)n=3，鉤碼上升的高度h=0.1m，
則測力計移動的距離s=nh=3×0.1m=0.3m，由表中實驗數(shù)據可知，彈簧測力計提升的高度0.2錯誤．
（3）滑輪組的效率η=

W有用

W總

×100%=

Gh

Fs

×100%=

2N×0.1m

1N×0.3m

×100%≈66.7%．
（4）由表中實驗數(shù)據可知，使用同一滑輪組提升鉤碼，提升鉤碼上升的高度相同而鉤碼重力不同，滑輪組效率不同，鉤碼重力越大，滑輪組效率越大，由此可得：使用同一滑輪組，增加鉤碼的重力可以提高滑輪組的機械效率．
（5）小雪僅根據兩組實驗數(shù)據就得出結論，實驗次數(shù)太少，結論具有偶然性與片面性，為得出普遍結論，應進行多次實驗，測出多組實驗數(shù)據．
（6）①繩子與滑輪間、滑輪與輪軸間存在摩擦力，滑輪組繞法不同，提升相同重物時的摩擦力不同，可以影響滑輪組的機械效率．
②實驗時，對測力計讀數(shù)錯誤，或提升物體高度讀數(shù)錯誤，或沒有沿豎直方向勻速拉動測力計都會造成滑輪組效率不同甚至錯誤．
故答案為：（1）豎直；（2）有用功不可能等于總功；彈簧測力計提升的高度0.2；（3）66.7；（4）增加鉤碼的重力；（5）實驗次數(shù)太少；（6）①滑輪組繞法不同，提升相同重物時的摩擦力不同；②測力計讀數(shù)錯誤；提升物體高度讀數(shù)錯誤．

點評：本題考查了實驗注意事項、實驗數(shù)據分析、求滑輪組效率、影響滑輪組效率的因素等，掌握基礎知識、應用控制變量法、效率公式即可正確解題．