在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中,某同学用如图15所示的同一滑轮组分别做了三次实验,实验数据记录如下:

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  • 解题思路:(1)根据表中实验数据应用效率公式求出滑轮组效率,应用功的计算公式求出有用功与总功.

    (2)用滑轮组竖直拉动物体时,绳子自由端都要匀速竖直向上或竖直向下运动.

    (3)滑轮组的机械效率跟动滑轮的重、绳重、摩擦、提起物体的重有关,跟滑轮组的绕法、物体升高的距离等都没有关系.同一滑轮组,提起的物体越重,滑轮组的机械效率越高.

    (1)由表中实验数据可知,第2次实验时滑轮组效率:

    η=

    W有

    W总×100%=[Gh/Fs]×100%=[4N×0.05m/1.5N×0.15m]×100%≈88.9%.

    ②第3次实验:W′=

    W有′

    η′=[6N×0.1m/90.9%]=0.66J.

    如图,物体由三段绳子承担,所以绳子自由端移动的距离是:

    s'=3h=3×0.1m=0.3m=30cm,

    由功的计算公式:W=Fs可知:

    所以拉力是:F′=

    W总′

    s′=[0.66J/0.3m]=2.2N.

    (2)如图用滑轮组竖直拉动物体时,绳子自由端都要匀速竖直向上拉动.

    (3)由表中实验数据可知,同一滑轮组提起的物体越重,滑轮组的机械效率越高,所以同一滑轮组的机械效率主要于提起的物重有关.物重越大,所做有用功越多,有用功占总功的比越大,滑轮组效率越高.

    (4)有用功与总功的比值是滑轮组的效率,总功等于有用功与额外功的和,减小额外功可以提高滑轮组的机械效率,减小动滑轮的重量、减小绳重和摩擦可以减小额外功,可以提高滑轮组的效率.

    故答案为:(1)88.9%;2.2;30;(2)匀速竖直向上;(3)提起的物重;物重越大,所做有用功越多,有用功占总功的比越大;(4)减小动滑轮的重量;减小绳重和摩擦.

    点评:

    本题考点: 滑轮(组)机械效率的测量实验.

    考点点评: (1)掌握滑轮组机械效率高低的影响因素,利用控制变量法探究滑轮组的机械效率的影响因素.

    (2)使用滑轮组拉动物体竖直运动时,绳子自由端要匀速竖直向上或竖直向下拉动;使用滑轮组拉动物体水平运动时,绳子自由端要匀速水平向左或水平向右拉动.

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