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14. 如图所示,在“测量滑轮组机械效率”的实验中,利用图2甲、乙、丙三个实验装置进行实验,测得的实验数据如表。(钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大)
|实验次数|钩码重力$G/N$|提升高度$h/m$|绳端拉力$F/N$|绳端移动距离$s/m$|机械效率$\eta$|
|1|4|0.1| |0.3| |
|2|8|0.1|3.2|0.3|83.3%|
|3|8|0.1|2.0|0.5|80.0%|
(1)在实验中,应沿竖直方向____拉动弹簧测力计。
(2)第一次实验中,如图1所示,弹簧测力计的示数是____$N$,机械效率是____(精确到$0.1\%$)。
(3)由1、2两次实验数据可得出结论：____。
(4)由____两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物,动滑轮越重,机械效率越低。
(5)在第三次实验操作的基础上,如图2丁所示改变绳端拉力方向,测得的滑轮组机械效率将____(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
|实验次数|钩码重力$G/N$|提升高度$h/m$|绳端拉力$F/N$|绳端移动距离$s/m$|机械效率$\eta$|
|1|4|0.1| |0.3| |
|2|8|0.1|3.2|0.3|83.3%|
|3|8|0.1|2.0|0.5|80.0%|
(1)在实验中,应沿竖直方向____拉动弹簧测力计。
(2)第一次实验中,如图1所示,弹簧测力计的示数是____$N$,机械效率是____(精确到$0.1\%$)。
(3)由1、2两次实验数据可得出结论：____。
(4)由____两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物,动滑轮越重,机械效率越低。
(5)在第三次实验操作的基础上,如图2丁所示改变绳端拉力方向,测得的滑轮组机械效率将____(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
答案：
【解析】：
(1)在实验中，应沿竖直方向**匀速**拉动弹簧测力计，这样弹簧测力计示数稳定，便于读数。
(2)由图1可知，弹簧测力计的分度值为$0.2N$，其示数$F = 1.6N$；
根据公式$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{Gh}{Fs}×100\%$，第一次实验中，$G = 4N$，$h = 0.1m$，$F = 1.6N$，$s = 0.3m$，则机械效率$\eta=\frac{4N×0.1m}{1.6N×0.3m}×100\%\approx83.3\%$。
(3)1、2两次实验，滑轮组相同（动滑轮重力相同），提升高度相同，第2次实验钩码重力大，机械效率高，可得出结论：**使用同一滑轮组（动滑轮重力相同），提升高度相同时，提升的重物越重，滑轮组的机械效率越高**。
(4)要得出“使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低”的结论，需要控制提升重物相同，动滑轮重力不同。2、3两次实验中，钩码重力$G = 8N$相同，动滑轮重力不同（从绳端移动距离$s$与$h$的关系$s = nh$，$n$为承担物重的绳子段数，可判断动滑轮个数不同，动滑轮重力不同），所以由**2、3**两次实验数据可得出该结论。
(5)滑轮组的机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{Gh}{Gh + G_{动}h}×100\%=\frac{G}{G + G_{动}}×100\%$（忽略绳重和摩擦），改变绳端拉力方向，$G$和$G_{动}$都不变，所以测得的滑轮组机械效率将**不变**。
【答案】：
(1) 匀速
(2) $1.6$；$83.3\%$
(3) 使用同一滑轮组（动滑轮重力相同），提升高度相同时，提升的重物越重，滑轮组的机械效率越高
(4) $2、3$
(5) 不变
(1)在实验中，应沿竖直方向**匀速**拉动弹簧测力计，这样弹簧测力计示数稳定，便于读数。
(2)由图1可知，弹簧测力计的分度值为$0.2N$，其示数$F = 1.6N$；
根据公式$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{Gh}{Fs}×100\%$，第一次实验中，$G = 4N$，$h = 0.1m$，$F = 1.6N$，$s = 0.3m$，则机械效率$\eta=\frac{4N×0.1m}{1.6N×0.3m}×100\%\approx83.3\%$。
(3)1、2两次实验，滑轮组相同（动滑轮重力相同），提升高度相同，第2次实验钩码重力大，机械效率高，可得出结论：**使用同一滑轮组（动滑轮重力相同），提升高度相同时，提升的重物越重，滑轮组的机械效率越高**。
(4)要得出“使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低”的结论，需要控制提升重物相同，动滑轮重力不同。2、3两次实验中，钩码重力$G = 8N$相同，动滑轮重力不同（从绳端移动距离$s$与$h$的关系$s = nh$，$n$为承担物重的绳子段数，可判断动滑轮个数不同，动滑轮重力不同），所以由**2、3**两次实验数据可得出该结论。
(5)滑轮组的机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{Gh}{Gh + G_{动}h}×100\%=\frac{G}{G + G_{动}}×100\%$（忽略绳重和摩擦），改变绳端拉力方向，$G$和$G_{动}$都不变，所以测得的滑轮组机械效率将**不变**。
【答案】：
(1) 匀速
(2) $1.6$；$83.3\%$
(3) 使用同一滑轮组（动滑轮重力相同），提升高度相同时，提升的重物越重，滑轮组的机械效率越高
(4) $2、3$
(5) 不变
15. 测量如图所示滑轮组的机械效率,部分实验数据如下表。
|实验次数|钩码重力$G/N$|钩码上升高度$h/cm$|拉力$F/N$|绳端移动距离$s/cm$|机械效率$\eta$|
|1|1.0|5| |15|55.6%|
|2|1.5|5|0.8|15| |
|3|2.0|5|1.0|15|66.7%|
|4|2.0|10|1.0|30|66.7%|
(1)实验过程中,应缓慢拉动弹簧测力计,使钩码竖直向上做____运动。第1次实验时,弹簧测力计示数如图所示,为____$N$。
(2)第2次实验时所做的有用功为____$J$,滑轮组的机械效率是____。
(3)分析1、2、3次实验的数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物重力越____(填“大”或“小”),滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知,滑轮组的机械效率与钩码上升的高度____(填“有关”或“无关”)。
(4)结合生产生活实际,用滑轮组提升重物时,下列选项中也可提高机械效率的是____。
A. 增大绳重
B. 减轻动滑轮重
C. 加快物体提升的速度
|实验次数|钩码重力$G/N$|钩码上升高度$h/cm$|拉力$F/N$|绳端移动距离$s/cm$|机械效率$\eta$|
|1|1.0|5| |15|55.6%|
|2|1.5|5|0.8|15| |
|3|2.0|5|1.0|15|66.7%|
|4|2.0|10|1.0|30|66.7%|
(1)实验过程中,应缓慢拉动弹簧测力计,使钩码竖直向上做____运动。第1次实验时,弹簧测力计示数如图所示,为____$N$。
(2)第2次实验时所做的有用功为____$J$,滑轮组的机械效率是____。
(3)分析1、2、3次实验的数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物重力越____(填“大”或“小”),滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知,滑轮组的机械效率与钩码上升的高度____(填“有关”或“无关”)。
(4)结合生产生活实际,用滑轮组提升重物时,下列选项中也可提高机械效率的是____。
A. 增大绳重
B. 减轻动滑轮重
C. 加快物体提升的速度
答案：
【解析】：
(1) 实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速直线运动，此时系统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大小。第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，测力计分度值为$0.1N$，为$0.6N$。
(2) 第2次实验时所做的有用功为：$W_{有}=Gh = 1.5N×0.05m = 0.075J$；总功为：$W_{总}=Fs = 0.8N×0.15m = 0.12J$，滑轮组的机械效率是：$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{0.075J}{0.12J}×100\% = 62.5\%$。
(3) 分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，钩码上升的高度不同，但机械效率相同，故滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。
(4) A. 增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值减小，机械效率减小，故A错误；B. 减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值增大，机械效率增大，故B正确；C. 加快物体提升的速度，有用功与总功的比值不变，机械效率不变，故C错误。故选B。
【答案】：
(1) 匀速直线；$0.6$
(2) $0.075$；$62.5\%$
(3) 大；无关
(4) $B$
(1) 实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速直线运动，此时系统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大小。第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，测力计分度值为$0.1N$，为$0.6N$。
(2) 第2次实验时所做的有用功为：$W_{有}=Gh = 1.5N×0.05m = 0.075J$；总功为：$W_{总}=Fs = 0.8N×0.15m = 0.12J$，滑轮组的机械效率是：$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{0.075J}{0.12J}×100\% = 62.5\%$。
(3) 分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，钩码上升的高度不同，但机械效率相同，故滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。
(4) A. 增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值减小，机械效率减小，故A错误；B. 减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值增大，机械效率增大，故B正确；C. 加快物体提升的速度，有用功与总功的比值不变，机械效率不变，故C错误。故选B。
【答案】：
(1) 匀速直线；$0.6$
(2) $0.075$；$62.5\%$
(3) 大；无关
(4) $B$
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