在测量“滑轮架机械效率”的实验中,小明和小强一起组装了如图所示的实验装置,并分别记录了钩码和弹簧测力计的位置。
(1)实验时滑轮组机械效率实验,小明垂直向下驱动弹簧测力计,使吊钩下降,弹簧测力计读数为0.5N; 同时,小强还用秤测量了一下,挂钩的高度提高到了10厘米。 上述测试结果正确,其他实测和估算数据记录于表中:
吊钩重量 G/N
弹簧测功机增加高度x/m
有用的工作W/J
总功 W 总/J
机械效率η
0.2
0.1
0.1
100%
(2)小明和小强估计小车架的机械效率为100%。 他们意识到有一个错误。 请帮助他们找出错误的原因:。
(3) 滑轮架的机械效率实际为 。
(4) 实验中,如果吊钩重量减少到6N,则滑轮架的机械效率为(选择“增加”、“减少”或“不变”)。
回答
【分析】(1)测功机在实验过程中应垂直匀速驱动。
(2)从图中所示的滑轮架计算出滑轮架承重绳的股数,然后确定绳索自由端之间的距离。
(3) 根据 η=
×100%=
×100% 求滑轮架的机械效率。
(4)根据影响台车架效率的原因分析并回答问题。
【答】解决方法:(1)小明进行实验时应将弹簧测力计垂直向下匀速驱动。 此时,绳子的张力等于测力计上的读数。
(2)从图中所示的滑轮架可以看出,滑轮架的承重绳的有效股数为n=3;
已知吊钩码上升高度h=0.1m,则测功机连接距离为:s=nh=3×0.1m=0.3m。 从表中实验数据可以看出,测功机连接距离为0.2m滑轮组机械效率实验,测功机连接距离错误,导致滑轮架效率出现误差。
(3)小车架机械效率:η=
×100%=
×100%=
×100%≈66.7%。
(4)增加的吊钩重量减少到6N,有用功减少,有用功占总功的比例减少,因此滑轮架的机械效率会变大。
因此,答案是:(1)匀速; (2)绳索自由端之间的距离应为0.3m,不等于0.2m; (3)66.7%; (4)变大。
【点评】本题是“测量滑轮架机械效率”的实验。 本题考察两个力平衡的应用、滑轮架机械效率的估计以及影响机械效率的因素。 关键是根据滑轮架得出绳索的有效股数。