實驗名稱
檢測滑車架的機械效率
實驗原理
實驗器材
彈簧測力計、刻度尺、細繩、動滑輪、定滑輪、鉤碼等。
實驗裝置
實驗步驟
(1)安裝好滑車架,記下鉤碼和彈簧測力計的位置。
(2)平緩勻速帶動彈簧測力計,使鉤碼下降,用刻度尺檢測鉤碼上升的高度h和繩端聯通的距離s,填人記錄表中。
(3)算出W有、W總、η,填入記錄表中。
(4)改變鉤碼數目,重做幾次實驗,并將檢測數據填人記錄表中。
實驗技巧
控制變量法:探究滑車架的機械效率與物重的關系時,使用相同的滑車架,改變所掛鉤碼的數目；探究滑車架的機械效率與動滑輪重量的關系時,控制所掛鉤碼的數目相同，改變滑車架中動滑輪的重量。
實驗推論
在其他條件相同時,動滑輪越重,滑車架的機械效率越低；在繩子所能承受的范圍內,所吊物體越重,滑車架的機械效率越高。
溫情提示：1.滑車架的機械效率與物體被提高的高度以及滑車架的繞線形式無關。
2.提升滑車架機械效率的方式：減少繩與滑輪之間的磨擦；減少動滑輪重；降低提高的物重。
3.機械效率的估算：（1）已知物重G和拉力F：
(n表示承當物重的繩子段數)
（2）已知物重和動滑輪重（不計磨擦）：
典例講解
例1．在探究影響滑車架機械效率的誘因時，小明提出了如下猜測：
猜測一：滑車架機械效率與被提高物體所受的重力有關；
推測二：滑車架機械效率與動滑輪所受的重力有關。
為了驗證推測，打算的器材如下：兩個相同的滑輪、一根細繩、鉤碼若干、刻度尺和彈簧測力計。
小明把兩個滑輪分別作為定滑輪和動滑輪組裝成滑車架，用該滑車架提高不同數目的鉤碼進行了四次實驗，數據如表所示：
實驗次數
鉤碼重力G/N
提高高度h/m
拉力F/N
繩端聯通的距離s/m
機械效率η
1.0
0.05
0.15
55.6%
1.5
0.05
0.8
0.15
2.0
0.05
1.0
0.15
66.7%
2.0
0.10
1.0
0.30
66.7%
（1）實驗時，應沿豎直向下的方向帶動彈簧測力計。
（2）第1次實驗中彈簧測力計的示數如圖所示為N。
（3）第2次實驗滑車架的機械效率是。
（4）剖析表中數據可知：用同一滑車架提高不同的物體，物體越重，滑車架的機械效率（選填“越高”“越低”或“不變”）。
（5）為了驗證推測二，還需降低的實驗器材是。
（6）比較3、4次實驗數據可知：用同一滑車架提高相同的物體，滑車架的機械效率與提高高度
（選填“無關”或“有關”）。
【分析】（1）實驗時，應沿豎直向下的方向勻速帶動彈簧測力計，此時系統處于平衡狀態，拉力大小等于測力計示數；
（2）依據測力計分度值讀數；
（3）按照η＝
＝
×100%求出第2次實驗滑車架的機械效率；
（4）剖析表中數據得出推論。
（5）研究滑車架機械效率與動滑輪所受的重力有關，要控制其它誘因相同，只改變動滑輪的重力；
（6）按照表格中的數據，借助控制變量法剖析。
【解答】解：
（1）實驗時，應沿豎直向下的方向勻速平緩帶動彈簧測力計。
（2）第2次實驗中彈簧測力計的示數如圖所示，測力計分度值為0.1N，示數為0.5N；
（3）第3次實驗滑車架的機械效率是：
η＝
＝
×100%＝
＝62.5%；
（4）剖析表中數據可知：用同一滑車架提高不同的物體，物體越重，滑車架的機械效率越高；
（5）為了驗證滑車架機械效率是否和動滑輪重有關，要改變動滑輪的重力，故還需降低的實驗器材是幾個自重不同的滑輪；
（6）比較3、4次實驗數據可知，提高物體的高度不同，而滑車架機械效率相同，故滑車架機械效率與重物被提高高度無關；
故答案為：（1）勻速平緩；（2）0.5；（3）62.5%；（4）越高；（5）幾個自重不同的滑輪；（6）無關。
例2．某興趣小組的朋友在探究“影響滑車架機械效率的誘因”時，提出了如下猜測：
猜測一：滑車架的機械效率與繞繩形式有關；
推測二：滑車架的機械效率與物重有關；
推測三：滑車架的機械效率與動滑輪的重力有關。
為了驗證上述猜測，興趣小組的朋友進行了如下實驗，實驗裝置如圖所示。
實驗次數
鉤碼重G/N
鉤碼上升高度h/m
繩端拉力F/N
繩端聯通距離s/m
機械效率η
0.1
2.7
0.2
74%
0.1
1.8
0.3
74%
0.1
3.2
0.3
83%
0.1
2.5
0.4
（1）興趣小組的小明朋友發覺實驗過程中邊帶動邊讀數，彈簧測力計示數不穩定，應當靜止讀數，你覺得他的看法（選填“正確”或“錯誤”）。
（2）班委通過更換滑車架，改變鉤碼質量，測得數據如表所示：
①請將表中的數據填寫完整；
②分析數據可知第3次實驗是用（選填“丙”或“丁”）圖所示裝置做的實驗；
③不計磨擦及繩重，剖析1、2兩次實驗數據可知猜測一（選填“正確”或“錯誤”）；
④通過比較兩次實驗數據可得出推論：使用相同滑車架提高物體時，物體越重滑輪組機械效率實驗視頻，滑車架機械效率越。
（3）按照表格中的數據剖析可知：隨著物重的減小，額外功（選填“變小”、“變大”或“不變”）。
（4）假如用圖乙中滑車架裝置提高7N的重物，則它的機械效率可能是。
A.73%
B.81%
C.88%
【分析】（1）測滑車架的機械效率，須要勻速帶動繩子，而且要在帶動中讀彈簧測力計的示數，假如靜止讀數滑輪組機械效率實驗視頻，繩子與滑輪之間的磨擦力就不能檢測，額外功都會降低；
（2）①利用滑車架的機械效率η＝
%來估算；②利用n＝
來估算承當物重的繩子段數，因而判定滑車架；滑車架效率與物重和動滑輪重有關，故可用控制變量法來剖析；③不計磨擦及繩重，剖析1、2兩次實驗數據可知，在比較滑車架的機械效率與繩子段數的關系時，應保持滑車架相同、物重相同，只改變繩子繞法，據此剖析；④研究同一滑輪組提高重物時，滑車架機械效率與提高物體的重力的關系時，要控制其它誘因相同，只改變提高物體的重力；
（3）按照表格中的數據，分別求出2、3次實驗做的額外功得出推論；
（4）根據同一滑車架物重越大滑車架機械效率越大可判定。
【解答】解：（1）測滑車架的機械效率，須要勻速帶動繩子，而且要在帶動中讀彈簧測力計的示數，假如靜止讀數，繩子與滑輪之間的磨擦力就不能檢測，額外功都會降低，在有用功一定時，會造成機械效率變大，故該做法錯誤；
（2）①第四次實驗時滑車架的機械效率η＝
%＝
×100%＝80%；
②第3次實驗時，吊著動滑輪繩子段數n＝
＝
＝3；故選丙；
③在比較滑車架的機械效率與繩子段數的關系時，應保持滑車架相同、物重相同，只改變繩子繞法，據此剖析第1、2兩次實驗可知機械效率都為74%；故推測一錯誤；
④研究同一滑車架提高重物時，滑車架機械效率與提高物體的重力的關系時，要控制滑車架相同、繞繩形式也相同；只改變提高物體的重力，故通過比較2、3可得出同一滑車架提高物重越大滑車架機械效率越大；
（3）第2次實驗時，額外功W1＝Fs﹣Gh＝1.8N×0.3m﹣4N×0.1m＝0.14J；同理可求出第3次實驗時的額外功W2＝0.16J；故可知隨著提高物重的減小，額外功減小；
（4）同一滑車架提高物重越大滑車架機械效率越大，故物重7N時的機械效率大于物重8N但小于物重4N的，故選：B；
答案：（1）錯誤；（2）①80%；②丙；③錯誤；④2、3；高；（3）變大；（4）B。