Question

（2012?昌平區一模）實驗臺上有組裝好的測滑輪組機械效率的實驗裝置，如圖所示，其中彈簧測力計的量程為0～5N，動滑輪的質量為100g．另外還有質量均為200g的鉤碼六個（圖中未畫出）．要求利用上述組裝的實驗裝置和鉤碼設計一個實驗證明：用滑輪組提升重物時，如果滑輪組的裝置和組裝都不變，則所提重物的質量越大，滑輪組的機械效率越高．請按要求完成下列各小題：
（1）寫出主要實驗步驟．
（2）設計出實驗數據記錄表．

Answer 1

分析：（1）同一滑輪組，滑輪組的機械效率跟滑輪組提起物體的重、繩重、動滑輪的重、摩擦有關．用實驗來探究這個問題時，要改變提起物體的重，其它量不變．因為滑輪組的機械效果跟物體升高的距離和繩子自由端移動的距離沒有關系，可以控制不變，也可以不進行控制不變．
（2）實驗步驟：按圖示組裝滑輪組；用滑輪組勻速豎直向上提起不同物體時，分別記錄物體質量、拉力、物體升高距離、繩子自由端移動的距離．分別求出機械效率，進行比較．
（3）實驗表格：為了使實驗結論具有普遍性，要進行多次實驗，表格中有實驗次數，要記錄每一個實驗提起物體的質量、重力、拉力、物體升高的距離、繩子自由端移動的距離、有用功、總功、機械效率，所以實驗表格共有8行：次數、重力、物體升高距離、拉力、繩子自由端移動的距離、有用功、總功、機械效率．

解答：解：（1）實驗步驟：
①在動滑輪掛鉤上掛1個鉤碼，用彈簧測力計測出所掛鉤碼的重力，鉤碼的重力用G表示，繩子自由端所受拉力用F表示，繩子自由端移動的距離用s表示，鉤碼上升的高度用h表示．將G的數值記錄在表格中，用彈簧測力計豎直向上勻速拉繩子自由端，測出彈簧測力計測出F，用刻度尺分別測出s、h，并把測量數據記錄在表格中；
②仍然用原滑輪組，保持裝置不變，依次改變動滑輪上掛鉤碼的個數，仿照步驟（1）再做4次實驗，將各次的G、s數值記錄在表格中，分別測量各次的F、h，并把各次的測量數據記錄在表格中．
③利用W_總=F s，計算出各次的總功，用W_有用=G h=mgh，計算出各次的有用功，用η=

W有用

W總

，計算出各次的機械效率，并將各次的總功、有用功和機械效率記錄在表格中．
（2）實驗數據記錄表：

次數	1	2	3	4	5
鉤碼重G/N
拉力F/N
鉤碼上升高度h/m
測力計移動距離s/m
有用功W有用/J
總功W總/J
機械效率η

點評：對于設計實驗表格的問題，近幾年中考中出現頻率比較高，這種設計實驗表格來記錄實驗數據的題型，學生解決起來還是比較困難的，要加強訓練．本題考查了學生對功的計算公式、效率公式的掌握和運用，涉及到設計到實驗步驟（保持使所掛鉤碼相同、物重相同，使滑輪組機械效率不變是本題的關鍵），屬于難題．