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10. 小明进行“探究滑轮组机械效率”的实验，他在实验中，用同一滑轮组进行了$3$次实验，如图所示，实验数据记录如表所示。
| 次序 | 钩码重$/N$ | 钩码上升距离$/cm$ | 弹簧测力计示数$/N$ | 弹簧测力计上升距离$/cm$ | 机械效率 |
| :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: |
| $1$ | $2$ | $10$ | $0.8$ | $30$ | $83.3\%$ |
| $2$ | $4$ | $10$ | $1.5$ | $30$ | $88.9\%$ |
| $3$ | $6$ | $10$ | | $30$ | |
（1）提升重物时，弹簧测力计应竖直向上____拉动绳子自由端。
（2）第$3$次实验中，拉力如图丙所示，为____$N$，有用功为____$J$，滑轮组的机械效率为____（结果精确至$0.1\%$）。
（3）分析表格中的数据得出结论：同一滑轮组，提升的物重越____（选填“大”或“小”），机械效率越高。
（4）在实验时，如果拉力方向与竖直方向有一定夹角，那么所测机械效率将会____（选填“变高”“变低”或“不变”）。如果弹簧测力计保持静止，则所测机械效率将会____（选填“变高”“变低”或“不变”）。
（5）小明用如图甲所示的装置又探究了滑轮组的机械效率$\eta$与动滑轮重$G_{动}$的关系（不计绳重和摩擦），小明改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁所示的图像。分析图像可知：被提升物体重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率____（选填“越高”或“越低”）；滑轮组的效率与物体上升的高度____（选填“有关”或“无关”）。
（6）分析图像中的$A$点可知，被提升物体所受的重力为____$N$。若用不同滑轮组提升同一物体的效率分别为$50\%$和$90\%$，则两次滑轮组中的动滑轮重力之比为____。
| 次序 | 钩码重$/N$ | 钩码上升距离$/cm$ | 弹簧测力计示数$/N$ | 弹簧测力计上升距离$/cm$ | 机械效率 |
| :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: |
| $1$ | $2$ | $10$ | $0.8$ | $30$ | $83.3\%$ |
| $2$ | $4$ | $10$ | $1.5$ | $30$ | $88.9\%$ |
| $3$ | $6$ | $10$ | | $30$ | |
（1）提升重物时，弹簧测力计应竖直向上____拉动绳子自由端。
（2）第$3$次实验中，拉力如图丙所示，为____$N$，有用功为____$J$，滑轮组的机械效率为____（结果精确至$0.1\%$）。
（3）分析表格中的数据得出结论：同一滑轮组，提升的物重越____（选填“大”或“小”），机械效率越高。
（4）在实验时，如果拉力方向与竖直方向有一定夹角，那么所测机械效率将会____（选填“变高”“变低”或“不变”）。如果弹簧测力计保持静止，则所测机械效率将会____（选填“变高”“变低”或“不变”）。
（5）小明用如图甲所示的装置又探究了滑轮组的机械效率$\eta$与动滑轮重$G_{动}$的关系（不计绳重和摩擦），小明改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁所示的图像。分析图像可知：被提升物体重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率____（选填“越高”或“越低”）；滑轮组的效率与物体上升的高度____（选填“有关”或“无关”）。
（6）分析图像中的$A$点可知，被提升物体所受的重力为____$N$。若用不同滑轮组提升同一物体的效率分别为$50\%$和$90\%$，则两次滑轮组中的动滑轮重力之比为____。
答案
【解析】：
1. 实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，这样弹簧测力计示数不变，便于读数。
2. 由图丙知，测力计的分度值为$0.5N$，其示数为$2N$；第$3$次实验中，有用功$W_{有}=Gh = 6N×0.1m = 0.6J$；总功$W_{总}=Fs = 2N×0.3m = 0.6J$，机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}\times100\%=\frac{0.6J}{0.6J}\times100\% = 90.0\%$。
3. 纵向分析表中数据，根据$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}\times100\%=\frac{Gh}{Fs}\times100\%$，因绳子的有效段数$n = 3$，故$s = 3h$，$\eta=\frac{G}{3F}\times100\%$，分析表格中的数据得出结论：同一滑轮组，提升的物重越大，机械效率越高。
4. 在实验时，如果拉力方向与竖直方向有一定夹角，拉力$F$变大，总功变大，有用功不变，根据$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}\times100\%$，所测机械效率将会变低；如果弹簧测力计保持静止，没有测量出机械之间的摩擦，导致测得的拉力$F$偏小，总功偏小，根据$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}\times100\%$，则所测机械效率将会变高。
5. 分析图像丁可知：被提升物体重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低；根据$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}\times100\%=\frac{Gh}{Gh + G_{动}h}\times100\%=\frac{G}{G + G_{动}}\times100\%$，滑轮组的效率与物体上升的高度无关。
6. 不计绳重和摩擦，$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}\times100\%=\frac{Gh}{Gh + G_{动}h}\times100\%=\frac{G}{G + G_{动}}\times100\%$，由图丁知，当$G_{动}=1N$，$\eta = 75\%$，即$75\%=\frac{G}{G + 1N}$，解得$G = 3N$；若用不同滑轮组提升同一物体的效率分别为$50\%$和$90\%$，由$\eta=\frac{G}{G + G_{动}}\times100\%$，$50\%=\frac{3N}{3N + G_{动1}}$，$90\%=\frac{3N}{3N + G_{动2}}$，故$G_{动1}=3N$，$G_{动2}=\frac{1}{3}N$，两次滑轮组中的动滑轮重力之比为$3N:\frac{1}{3}N = 9:1$。
【答案】：
(1) 匀速
(2) $2$；$0.6$；$90.0\%$
(3) 大
(4) 变低；变高
(5) 越低；无关
(6) $3$；$9:1$
1. 实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，这样弹簧测力计示数不变，便于读数。
2. 由图丙知，测力计的分度值为$0.5N$，其示数为$2N$；第$3$次实验中，有用功$W_{有}=Gh = 6N×0.1m = 0.6J$；总功$W_{总}=Fs = 2N×0.3m = 0.6J$，机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}\times100\%=\frac{0.6J}{0.6J}\times100\% = 90.0\%$。
3. 纵向分析表中数据，根据$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}\times100\%=\frac{Gh}{Fs}\times100\%$，因绳子的有效段数$n = 3$，故$s = 3h$，$\eta=\frac{G}{3F}\times100\%$，分析表格中的数据得出结论：同一滑轮组，提升的物重越大，机械效率越高。
4. 在实验时，如果拉力方向与竖直方向有一定夹角，拉力$F$变大，总功变大，有用功不变，根据$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}\times100\%$，所测机械效率将会变低；如果弹簧测力计保持静止，没有测量出机械之间的摩擦，导致测得的拉力$F$偏小，总功偏小，根据$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}\times100\%$，则所测机械效率将会变高。
5. 分析图像丁可知：被提升物体重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低；根据$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}\times100\%=\frac{Gh}{Gh + G_{动}h}\times100\%=\frac{G}{G + G_{动}}\times100\%$，滑轮组的效率与物体上升的高度无关。
6. 不计绳重和摩擦，$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}\times100\%=\frac{Gh}{Gh + G_{动}h}\times100\%=\frac{G}{G + G_{动}}\times100\%$，由图丁知，当$G_{动}=1N$，$\eta = 75\%$，即$75\%=\frac{G}{G + 1N}$，解得$G = 3N$；若用不同滑轮组提升同一物体的效率分别为$50\%$和$90\%$，由$\eta=\frac{G}{G + G_{动}}\times100\%$，$50\%=\frac{3N}{3N + G_{动1}}$，$90\%=\frac{3N}{3N + G_{动2}}$，故$G_{动1}=3N$，$G_{动2}=\frac{1}{3}N$，两次滑轮组中的动滑轮重力之比为$3N:\frac{1}{3}N = 9:1$。
【答案】：
(1) 匀速
(2) $2$；$0.6$；$90.0\%$
(3) 大
(4) 变低；变高
(5) 越低；无关
(6) $3$；$9:1$
