[典例3] 某小组在“测滑轮组的机械效率”的实验中得到的数据如表所示,实验装置如图所示。

(1) 实验中应沿竖直方向缓慢拉动弹簧测力计。
(2) 小明发现实验过程中边拉动边读数时,弹簧测力计的示数不稳定,他认为应该让弹簧测力计静止后读数。你认为他的想法(选填“正确”或“不正确”),因为他没有考虑到对滑轮组机械效率的影响。
(3) 用丁图所示装置进行实验,得出表中实验序号为丁的数据,请将表中的两个数据填写完整。

(4) 通过比较两次实验数据得出结论:使用同一滑轮组提升同一重物时,滑轮组的机械效率与绳子段数无关。
(5) 通过比较两次实验数据得出结论:使用同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高。
(6) 通过比较丙、丁两次实验数据可得出结论:使用不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越轻,滑轮组的机械效率越。
(1) 实验中应沿竖直方向缓慢拉动弹簧测力计。
(2) 小明发现实验过程中边拉动边读数时,弹簧测力计的示数不稳定,他认为应该让弹簧测力计静止后读数。你认为他的想法(选填“正确”或“不正确”),因为他没有考虑到对滑轮组机械效率的影响。
(3) 用丁图所示装置进行实验,得出表中实验序号为丁的数据,请将表中的两个数据填写完整。
(4) 通过比较两次实验数据得出结论:使用同一滑轮组提升同一重物时,滑轮组的机械效率与绳子段数无关。
(5) 通过比较两次实验数据得出结论:使用同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高。
(6) 通过比较丙、丁两次实验数据可得出结论:使用不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越轻,滑轮组的机械效率越。
答案
解析:(1) 实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计,这样弹簧测力计的示数才等于拉力。
(2) 弹簧测力计静止时读数,由于没有克服轮与轴、绳与轮之间的摩擦,所以弹簧测力计示数偏小,小明的想法是不正确的。
(3) 丁图中,绳子的有效段数为$n = 4$,绳端移动距离:$s = nh = 4×0.1\ \mathrm{m}=0.4\ \mathrm{m}$,
滑轮组的机械效率:
$\eta = \dfrac{W_{有用}}{W_{总}} = \dfrac{Gh}{Fs} = \dfrac{8\ \mathrm{N}×0.1\ \mathrm{m}}{2.5\ \mathrm{N}×0.4\ \mathrm{m}}×100\% = 80\%$。
(4) 根据控制变量法,研究同一滑轮组的机械效率与绳子段数的关系时,要控制提升物体所受重力相同、滑轮个数相同,只改变绳子的有效段数,所以应比较甲、乙两次实验数据;通过比较甲、乙两次实验的数据得出结论:使用同一滑轮组提升同一重物时,滑轮组的机械效率与绳子段数无关。
(5) 研究同一滑轮组的机械效率与物重的关系时,要控制滑轮个数相同、绳子的段数相同,只改变物体质量,故通过比较乙、丙两次实验数据得出结论:使用同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高。
(6) 通过比较丙、丁两次实验数据,即对比图丙、图丁两装置,发现滑轮组不同,提升的重物相同时,动滑轮越重,机械效率越低,故可得出结论:使用不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越轻,滑轮组的机械效率越。
答案:(1) 匀速 (2) 不正确 摩擦 (3) 0.4 80% (4) 甲、乙 (5) 乙、丙 (6) 高
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(2) 弹簧测力计静止时读数,由于没有克服轮与轴、绳与轮之间的摩擦,所以弹簧测力计示数偏小,小明的想法是不正确的。
(3) 丁图中,绳子的有效段数为$n = 4$,绳端移动距离:$s = nh = 4×0.1\ \mathrm{m}=0.4\ \mathrm{m}$,
滑轮组的机械效率:
$\eta = \dfrac{W_{有用}}{W_{总}} = \dfrac{Gh}{Fs} = \dfrac{8\ \mathrm{N}×0.1\ \mathrm{m}}{2.5\ \mathrm{N}×0.4\ \mathrm{m}}×100\% = 80\%$。
(4) 根据控制变量法,研究同一滑轮组的机械效率与绳子段数的关系时,要控制提升物体所受重力相同、滑轮个数相同,只改变绳子的有效段数,所以应比较甲、乙两次实验数据;通过比较甲、乙两次实验的数据得出结论:使用同一滑轮组提升同一重物时,滑轮组的机械效率与绳子段数无关。
(5) 研究同一滑轮组的机械效率与物重的关系时,要控制滑轮个数相同、绳子的段数相同,只改变物体质量,故通过比较乙、丙两次实验数据得出结论:使用同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高。
(6) 通过比较丙、丁两次实验数据,即对比图丙、图丁两装置,发现滑轮组不同,提升的重物相同时,动滑轮越重,机械效率越低,故可得出结论:使用不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越轻,滑轮组的机械效率越。
答案:(1) 匀速 (2) 不正确 摩擦 (3) 0.4 80% (4) 甲、乙 (5) 乙、丙 (6) 高
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