某物理实验小组在做“探究滑轮组机械效率”实验时,有以下实验器材:滑轮组、钩码、细线、刻度尺、弹簧测力计.(实验中不计细线重及摩擦)
(1)该小组用如图所示的装置进行实验,在滑轮组下挂一重为G的物体,用大小为F的力匀速拉动细线的自由端使物体上升了h,那么滑轮组的机械效率η1=________,动滑轮重 G动=________.
(2)实验中,若缺少________(从所列器材中选一种),仍能完成该实验.
(3)大家在讨论滑轮组的机械效率跟什么因素有关时,甲同学认为跟所提升的物重有关,乙同学则认为跟动滑轮的重有关.为了验证甲同学的猜想,他们仍用如图所示的装置,换用重为2G的物体测出了机械效率η2,η2=________,通过比较η1和η2来验证甲同学的猜想是否正确.
(4)要验证乙同学的猜想是否正确,你将怎样做?请将你的做法写在横线上:________.
解:
(1)由图可知n=3,绳端移动的距离:s=nh=3h,
滑轮组的机械效率:
η=====,
不计细线重及摩擦时,根据F=(G物+G动)可得:
动滑轮的重力:G动=nF-G.
(2)由η=====可知,实验中缺少刻度尺也可以完成实验.
(3)换用重为2G的物体时,滑轮组的机械效率:
η2=====,
通过比较η1和η2来验证甲同学的猜想是正确的.
(4)要验证乙同学的猜想是否正确,应控制其它变量不变,只改变动滑轮的重力或动滑轮的个数,测出滑轮组的机械效率,比较机械效率的大小即可验证乙同学的猜想是否正确.
故答案为:
(1);nF-G;
(2)刻度尺;
(3);
(4)应控制其它变量不变,只改变动滑轮的重力或动滑轮的个数,测出滑轮组的机械效率,比较机械效率的大小即可验证乙同学的猜想是否正确.
(1)由图可知绳子的有效股数为3,绳端移动的距离s=nh,根据W=Fs求出总功;根据W=Gh求出有用功,利用η=求出机械效率;不计细线重及摩擦时,根据F=(G物+G动)求出动滑轮的重力.
(2)根据滑轮组机械效率的表达式η=====可知不需要的实验器材.
(3)根据滑轮组的机械效率表达式求出换用重为2G物体的机械效率.
(4)要验证乙同学的猜想是否正确,应控制其它变量不变,改变动滑轮的重力,比较滑轮组的机械效率.
点评:本题考查了探究滑轮组机械效率的实验,能得出滑轮组机械效率的表达式η=和不计细线重及摩擦时拉力的表达式F=(G物+G动)以及控制变量法在设计实验中的应用是关键.