Question

1．張華同學(xué)用同一滑輪組進行兩次實驗，測量滑輪組機械效率，獲得的數(shù)據(jù)填寫表中．

實驗次數(shù)	鉤碼重/N	鉤碼上升高度/cm	測力計示數(shù)/N	繩端移動距離/cm
1	2	10	0.8	40
2	5	5	1.5	20

根據(jù)張華同學(xué)的實驗記錄可以確定：
（1）實驗裝置所用滑輪的個數(shù)至少是3個，其中動滑輪2個．
（2）第一次測得滑輪組的機械效率為62.5%，若測出動滑輪的重為0.3N，計算出實驗中克服摩擦力和繩重所做的額外功為0.09J，第三次提升的鉤碼重為3N，則測得的滑輪組機械效率范圍為62.5%～83.3%．．

Answer 1

分析 （1）先根據(jù)拉力端移動的距離、鉤碼升高的高度，求出承擔物重的繩子股數(shù)n；再確定需要滑輪的個數(shù)；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，第一次實驗鉤碼的重力、拉力、鉤碼上升高度、拉力端移動的距離，由W_有=Gh計算有用功、由W_總=Fs計算總功，再利用η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$計算滑輪組的機械效率；
由W_總=W_有+W_額，先計算出克服動滑輪所做額外功，再計算克服摩擦力和繩重所做的額外功；
由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$計算第二次實驗滑輪組的機械效率，同一滑輪組提起物體越重效率越高，由此判斷第三次的機械效率范圍．

解答 解：
（1）根據(jù)s=nh，由數(shù)據(jù)可知，該滑輪組承擔物重的繩子段數(shù)：
n=$\frac{s}{h}$=$\frac{40cm}{10cm}$=4，而“一動一定”的滑輪組承擔物重的繩子段數(shù)最多為3，因此該實驗裝置至少有2個動滑輪、1個定滑輪；總共至少需要3個滑輪；
（2）由表中數(shù)據(jù)知，第一次實驗鉤碼的重力G=2N，拉力F=0.8N，鉤碼上升高度h=10cm=0.1m，拉力端移動的距離s=40cm=0.4m，
有用功：W_有用1=G₁h₁=2N×0.1m=0.2J，
總功：W_總1=F₁s₁=0.8N×0.4m=0.32J，
機械效率：η₁=$\frac{{W}_{有用1}}{{W}_{總1}}$×100%=$\frac{0.2J}{0.32J}$×100%=62.5%；
克服動滑輪重所做額外功：W_動=G_動h=0.3N×0.1m=0.03J，
由W_總=W_有+W_額可得，克服摩擦力和繩重所做的額外功為：
W′=W_總1-W_有1-W_動=0.32J-0.2J-0.03J=0.09J；
由表中數(shù)據(jù)可得，第二次實驗的機械效率：
η₂=$\frac{{W}_{有用2}}{{W}_{總2}}$×100%=$\frac{{G}_{2}{h}_{2}}{{F}_{2}{s}_{2}}$×100%=$\frac{5N×0.05m}{1.5N×0.2m}$×100%≈83.3%，
第三次提升的鉤碼重為3N，
因為同一滑輪組提起物體越重機械效率越高，且G₁＜G₃＜G₂，所以η₁＜η₃＜η₂，
所以第三次提升的鉤碼重為3N，滑輪組機械效率范圍為62.5%～83.3%．
故答案為：（1）3；2；
（2）62.5%；0.09；62.5%～83.3%．

點評 本題以測滑輪組機械效率為情景考查了滑輪組的裝配、有用功、總功和額外功以及機械效率的計算，要知道同一滑輪組提起物體越重效率越高．