Question

10．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）小紅應勻速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0.5N，同時小雪使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(jù)如表：

鉤碼總重（N）	彈簧測力計提升的高度（m）	有用功（J）	總功（J）	機械效率
2	0.4	0.2	0.2	100%

（2）小雪和小紅測得滑輪組的機械效率為100%，他們意識到出現(xiàn)了錯誤，請你幫助找出原因彈簧測力計提升的高度錯了，應為0.5m．
（3）該滑輪組的機械效率實際為80%，通過表中數(shù)據(jù)不能（選填“能”或“不能”）計算出克服動滑輪重做的額外功，理由是滑輪組做的額外功包括克服動滑輪重力、繩重和繩子與滑輪間的摩擦力做的功．
（4）若提升的鉤碼重增加6N，則該滑輪組的機械效率將變大（填變化情況）．
（5）有同學想進一步探究滑輪組的機械效率是否與滑輪組中細繩的繞法有關．根據(jù)探究目的，他們先通過實驗測算出如圖2（甲）所示的滑輪組的機械效率，請你在圖2（乙）中畫出下一步實驗所需的組裝圖．

Answer 1

分析 （1）測力計不是勻速地移動會造成測力計的讀數(shù)不準確，要正確測量拉力應豎直向上勻速拉動測力計；
（2）滑輪組在使用中，動滑輪被幾根繩子承擔，拉力移動的距離就是物體和動滑輪移動距離的幾倍；
（3）根據(jù)公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$可計算出機械效率；滑輪組做的額外功為克服動滑輪重力、繩重和繩子與滑輪間的摩擦力做的功；
（4）使用滑輪組時，做的額外功不變，增加鉤碼的重，增大了有用功，因此機械效率會變大；
（5）甲圖中與動滑輪相連的繩子有2段，要研究與繩子繞法的關系，應控制其余條件不變，只改變繩子的繞法，畫成與動滑輪相連的繩子為3段．

解答 解：
（1）測量滑輪組的實驗中，要正確測量拉力的大小，應該豎直勻速拉動彈簧測力計；
（2）由圖1知，滑輪組由3段繩子承擔物重，拉力移動的距離就是物體和動滑輪移動距離的5倍，因此彈簧測力計提升的高度錯了，應為0.5m；
（3）滑輪組的機械效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{2N×0.1m}{0.5N×0.5m}$××100%=80%；
滑輪組做的額外功包括三部分，即：克服動滑輪重力、繩重和繩子與滑輪間的摩擦力做的功，所以通過表中數(shù)據(jù)不能計算出克服動滑輪重做的額外功；
（4）使用滑輪組時，做的額外功不變，增加鉤碼的重，增大了有用功，因此機械效率會變大；
（5）與動滑輪相連的繩子段數(shù)為3段時，根據(jù)“奇動偶定”的原則繞線，繩子的起始端系在動滑輪的掛鉤上，如圖所示：

故答案為：（1）勻速豎直；（2）彈簧測力計提升的高度錯了，應為0.5m；（3）80%；不能；滑輪組做的額外功包括克服動滑輪重力、繩重和繩子與滑輪間的摩擦力做的功；（4）變大；（5）見上圖．

點評 滑輪組的機械效率與物體重力、摩擦力、機械本身重力有關．要提高機械效率，應盡量減小摩擦和機械本身重力的同時，最大限度的增加被吊物體重力．