1 在“探究动滑轮的机械效率”时，某小组利用自重不同的两个动滑轮进行了如图所示的三次实验。数据记录如下。


(1)完成表格中第③次实验中(a)(b)处的计算，填在下面的横线上：(a)；(b)(保留到0.1%)。
(2)通过比较(填实验序号)两次实验数据，可知动滑轮的机械效率与动滑轮的自重(填“有关”或“无关”)。
(3)小明认为“同一个机械，它的机械效率是一个定值”，通过比较(填实验序号)两次实验数据，可知他的观点是(填“正确”或“错误”)的。

(1)1.32 90.9% (2)①② 有关 (3)①③ 错误
【解析】 (1)第③次数据中,$W_总 = Fs = 3.3\ \mathrm{N} × 0.4\ \mathrm{m} = 1.32\ \mathrm{J}$;机械效率 $\eta = \frac{W_{有用}}{W_总} × 100\% = \frac{1.2\ \mathrm{J}}{1.32\ \mathrm{J}} × 100\% \approx 90.9\%$。(2)①②两次实验中,钩码的重力相同,动滑轮的重力不同,机械效率也不同,因此探究的是机械效率与动滑轮自重的关系。(3)比较①③两次实验,同一个机械,动滑轮重力不变,提升的物体重力不同时,机械效率也不同,提的物体越重,机械效率越大,可知小明的观点是错误的。

【分析】
要解决这道题，需先明确机械效率的相关公式：总功$W_{总}=Fs$，有用功$W_{有用}=Gh$，机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$。对于实验探究部分，需运用控制变量法：探究机械效率与动滑轮自重的关系时，要保持钩码重力相同，改变动滑轮自重；探究机械效率与钩码重力的关系时，要保持动滑轮自重相同，改变钩码重力。
【解析】
(1) 第③次实验中，总功$W_{总}=Fs=3.3\ \mathrm{N}×0.4\ \mathrm{m}=1.32\ \mathrm{J}$；机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{1.2\ \mathrm{J}}{1.32\ \mathrm{J}}×100\%\approx90.9\%$，故(a)处填1.32，(b)处填90.9%。
(2) 要探究动滑轮的机械效率与动滑轮自重的关系，需控制钩码重力相同，改变动滑轮自重，因此比较①②两次实验数据，两次实验钩码重力相同，动滑轮自重不同，机械效率不同，可知动滑轮的机械效率与动滑轮的自重有关。
(3) 要验证“同一个机械，它的机械效率是一个定值”的观点，需保持动滑轮自重相同，改变钩码重力，因此比较①③两次实验数据，两次实验动滑轮自重相同，钩码重力不同，机械效率不同，可知小明的观点是错误的。
【答案】
(1)1.32；90.9% (2)①②；有关 (3)①③；错误
【知识点】
机械效率、动滑轮机械效率、控制变量法
【点评】
本题围绕动滑轮机械效率展开，既考查了机械效率的基本计算，又通过实验探究考查了控制变量法的应用，是力学实验中的基础题型，需学生熟练掌握相关公式和实验方法。
【难度系数】
0.5

2 [2026南京二十九中月考]在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,小明用同一滑轮组进行了三次实验如图甲、乙、丙所示,实验数据记录如表。


(1)实验中要竖直向上拉动弹簧测力计。
(2)表格中☆处数据应为%(结果保留到0.1%)。
(3)另一名同学改变动滑轮重,提升同一物体多次实验,根据所测数据绘制出如图丁所示的图像,分析可知:被提升物体重力相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越(填“高”或“低”)。
(4)通过分析表中数据可知,要提高同一滑轮组机械效率,可以采取的措施是。
(5)▶易错 实验中很难匀速拉动弹簧测力计,所以它的示数不稳定。于是同学们想在静止时测出拉力的大小。这样做会导致测得的机械效率(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(6)分析表格中的数据可知:使用该滑轮组提升重物,随着物重的增大,克服动滑轮重所做的额外功在所有额外功中的占比(填“变大”“变小”或“不变”)。
(7)实验中减少一个测量器材也能完成机械效率测量,所得滑轮组机械效率的表达式可表示为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=$(用实验中测量物理量的符号表示)。

(1)匀速 (2)88.9 (3)低 (4)增加物重 (5)偏大 (6)变小 (7)$\frac{G}{3F}×100\%$
【解析】 (2)实验2 滑轮组的机械效率$\eta_2 = \frac{G_2h}{F_2s} × 100\% = \frac{4\ \mathrm{N} × 10 × 10^{-2}\ \mathrm{m}}{1.5\ \mathrm{N} × 30 × 10^{-2}\ \mathrm{m}} × 100\% \approx 88.9\%$。
(3)从题图丁可以看出,动滑轮越重,机械效率越低。
(4)从表中数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,钩码越重,机械效率越高,由此可得,使用同一滑轮组提升重物时,要提高机械效率,可以增加物重。
(5)本实验应匀速竖直拉动弹簧测力计,此时系统处于平衡状态,弹簧测力计示数等于拉力大小,同学们想在静止时测出拉力的大小,没有测量出机械之间的摩擦,这样做会导致弹簧测力计示数偏小,得出的总功偏小,而有用功不变,故测得的机械效率偏大。
(6)由表中数据,求得第1次实验的额外功$W_额 = Fs - Gh = 0.8\ \mathrm{N} × 0.3\ \mathrm{m} - 2\ \mathrm{N} × 0.1\ \mathrm{m} = 0.04\ \mathrm{J}$,同理计算第2次实验的额外功为0.05 J,第3次实验的额外功为0.06 J。可知额外功不断增大,提升一定高度克服动滑轮重所做的额外功不变,克服动滑轮重所做的额外功在所有额外功中的占比变小。
(7)滑轮组的机械效率$\eta = \frac{Gh}{Fs} × 100\% = \frac{Gh}{3Fh} × 100\% = \frac{G}{3F} × 100\%$。
避坑指南
不可以在弹簧测力计静止时读数,因为装置静止时各处的摩擦力和拉动时是不相等的。

【分析】
本题围绕测量滑轮组机械效率的实验展开，需结合实验原理、公式及图像分析各问题：
1. 第一问：实验中需匀速拉动弹簧测力计，保证滑轮组受力平衡，拉力测量准确；
2. 第二问：利用机械效率公式η=W有/W总=Gh/(Fs)，代入实验2数据计算；
3. 第三问：观察图丁中动滑轮重与机械效率的关系，直接判断趋势；
4. 第四问：同一滑轮组，物重越大，有用功占总功比例越高，据此确定提高效率的措施；
5. 第五问：静止测拉力时未克服摩擦，拉力偏小，总功偏小，导致效率偏大；
6. 第六问：计算各次实验额外功，分析动滑轮额外功在总额外功中的占比变化；
7. 第七问：根据滑轮组绳子段数n=3，s=3h，代入公式化简得到表达式。
【解析】
(1) 实验中竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时滑轮组处于平衡状态，弹簧测力计示数等于绳子自由端拉力，故填匀速；
(2) 实验2的机械效率：η=(G₂h)/(F₂s)×100%=(4N×0.1m)/(1.5N×0.3m)×100%≈88.9%，故填88.9；
(3) 由图丁可知，被提升物体重力相同时，动滑轮越重，滑轮组机械效率越低，故填低；
(4) 同一滑轮组，物重越大，有用功占总功的比例越高，因此提高机械效率可采取增加物重的措施，故填增加物重；
(5) 静止时测拉力，未克服滑轮与轴、绳之间的摩擦力，测得的拉力偏小，总功Fs偏小，有用功Gh不变，故测得的机械效率偏大，填偏大；
(6) 计算各次实验总额外功，动滑轮额外功G动h（同一滑轮组G动不变，h相同）不变，总额外功随物重增大而增大，故动滑轮额外功在总额外功中的占比变小，填变小；
(7) 该滑轮组绳子段数n=3，故s=3h，代入机械效率公式η=Gh/(Fs)得η=Gh/(F×3h)×100%=G/(3F)×100%，故填该式；
【答案】
(1)匀速 (2)88.9 (3)低 (4)增加物重 (5)偏大 (6)变小 (7)$\frac{G}{3F}×100\%$
【知识点】
滑轮组机械效率、机械效率的计算、影响机械效率的因素
【点评】
本题是力学实验的典型题型，涵盖实验操作规范、机械效率计算、影响因素分析、误差判断等核心考点，需熟练掌握实验原理与公式，注意静止读数的误差分析这一易错点。
【难度系数】
0.5

3 [2025常州期末]小亮看到工人利用斜面把货物推到车上,联想到物理课上学到的知识,提出了以下两个问题:
a.斜面越缓越省力,是不是机械效率也越高呢?
b.对于同一个滑轮组,提升的物体越重,机械效率越高。对于同一个斜面,是不是所推的物体越重,机械效率越高呢?
为了解决以上问题,小亮与几个同学一起用如图所示的装置进行了多次实验,记录的部分实验数据如表。


|序号|①|②|③|
| ---- | ---- | ---- | ---- |
|斜面倾角$θ$|$45°$|$30°$|$30°$|
|物重$G/\mathrm{N}$|1|1|2|
|斜面高度$h/\mathrm{m}$|0.7|0.5|0.5|
|沿斜面的拉力$F/\mathrm{N}$|0.9|0.7|1.4|
|斜面长$s/\mathrm{m}$|1|1|1|
|有用功$W_{\mathrm{有用}}/\mathrm{J}$||0.5|1|
|总功$W_{\mathrm{总}}/\mathrm{J}$|0.9|0.7|1.4|
|机械效率$\eta/\%$|77.8|71.4||
(1)表格中缺少2个数据,请你补充完整。(第2空结果保留到0.1%)
(2)实验操作过程中,应沿斜面向上拉动木块;实验时要使木板的倾角变大,应该把木板下面的木块向(填“左”或“右”)移动。
(3)通过对比实验①②的数据,可以得出结论:其他条件相同时,斜面越缓越省力,机械效率越(填“高”或“低”)。
(4)通过对比实验(填序号)的数据,可以得出结论:对于同一斜面,机械效率与所拉物体的重力。

(1)0.7 71.4 (2)匀速 左 (3)低 (4)②③ 无关
【解析】 (1)实验①的有用功$W_{有用1} = G_1h_1 = 1\ \mathrm{N} × 0.7\ \mathrm{m} = 0.7\ \mathrm{J}$。实验③中斜面的机械效率$\eta_3 = \frac{W_{有用3}}{W_{总3}} × 100\% = \frac{1\ \mathrm{J}}{1.4\ \mathrm{J}} × 100\% \approx 71.4\%$。
(2)斜面的倾角靠木板下面的木块左右移动来改变,木块向左移动,倾角变大,木块向右移动,倾角变小。

【分析】
本题围绕斜面机械效率的实验展开，解题思路如下：
1. 计算表格缺失数据：利用有用功公式$W_{有用}=Gh$、机械效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$计算；
2. 实验操作要点：匀速拉动物体保证拉力稳定，斜面倾角通过木板下木块的移动方向调整；
3. 实验结论推导：采用控制变量法，对比不同组数据得出斜面倾角、物重对机械效率的影响。
【解析】
(1) 计算实验①的有用功：根据$W_{有用}=Gh$，实验①中$G=1\ \mathrm{N}$，$h=0.7\ \mathrm{m}$，则$W_{有用1}=1\ \mathrm{N}×0.7\ \mathrm{m}=0.7\ \mathrm{J}$；
计算实验③的机械效率：根据$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$，实验③中$W_{有用}=1\ \mathrm{J}$，$W_{总}=1.4\ \mathrm{J}$，则$\eta_3=\frac{1\ \mathrm{J}}{1.4\ \mathrm{J}}×100\%≈71.4\%$。
(2) 实验操作时，需沿斜面向上匀速拉动木块，保证拉力大小稳定；要使木板倾角变大，应将木板下的木块向左移动（木块左移时，斜面高度增加，倾角变大）。
(3) 对比实验①②：物重相同，斜面倾角②更缓，机械效率②（71.4%）低于①（77.8%），故结论：其他条件相同时，斜面越缓，机械效率越低。
(4) 探究机械效率与物重的关系，需控制斜面倾角相同，选实验②③；两组机械效率均约为71.4%，故结论：同一斜面，机械效率与所拉物体的重力无关。
【答案】
(1)0.7；71.4 (2)匀速；左 (3)低 (4)②③；无关
【知识点】
斜面机械效率、功的计算、机械效率
【点评】
本题考查斜面机械效率的实验探究，核心是掌握有用功、总功、机械效率的计算，以及控制变量法在实验中的应用，属于力学实验的基础常考题，需熟悉实验操作要点和结论推导逻辑。
【难度系数】
0.6