在測量“滑輪架機械效率”的實驗中,小明和小強一起組裝了如圖所示的實驗裝置,并分別記錄了鉤碼和彈簧測力計的位置。
(1)實驗時滑輪組機械效率實驗,小明垂直向下驅動彈簧測力計,使吊鉤下降,彈簧測力計讀數為0.5N; 同時,小強還用秤測量了一下,掛鉤的高度提高到了10厘米。 上述測試結果正確,其他實測和估算數據記錄于表中:
吊鉤重量 G/N
彈簧測功機增加高度x/m
有用的工作W/J
總功 W 總/J
機械效率η
0.2
0.1
0.1
100%
(2)小明和小強估計小車架的機械效率為100%。 他們意識到有一個錯誤。 請幫助他們找出錯誤的原因:。
(3) 滑輪架的機械效率實際為 。
(4) 實驗中,如果吊鉤重量減少到6N,則滑輪架的機械效率為(選擇“增加”、“減少”或“不變”)。
回答
【分析】(1)測功機在實驗過程中應垂直勻速驅動。
(2)從圖中所示的滑輪架計算出滑輪架承重繩的股數,然后確定繩索自由端之間的距離。
(3) 根據 η=
×100%=
×100% 求滑輪架的機械效率。
(4)根據影響臺車架效率的原因分析并回答問題。
【答】解決方法:(1)小明進行實驗時應將彈簧測力計垂直向下勻速驅動。 此時,繩子的張力等于測力計上的讀數。
(2)從圖中所示的滑輪架可以看出,滑輪架的承重繩的有效股數為n=3;
已知吊鉤碼上升高度h=0.1m,則測功機連接距離為:s=nh=3×0.1m=0.3m。 從表中實驗數據可以看出,測功機連接距離為0.2m滑輪組機械效率實驗,測功機連接距離錯誤,導致滑輪架效率出現誤差。
(3)小車架機械效率:η=
×100%=
×100%=
×100%≈66.7%。
(4)增加的吊鉤重量減少到6N,有用功減少,有用功占總功的比例減少,因此滑輪架的機械效率會變大。
因此,答案是:(1)勻速; (2)繩索自由端之間的距離應為0.3m,不等于0.2m; (3)66.7%; (4)變大。
【點評】本題是“測量滑輪架機械效率”的實驗。 本題考察兩個力平衡的應用、滑輪架機械效率的估計以及影響機械效率的因素。 關鍵是根據滑輪架得出繩索的有效股數。