19.探究小组为探究影响滑轮组机械效率的因素,实验装置如图所示,数据如下表所示。
次数 |
钩码重力(N) |
提升高度(cm) |
有用功(J) |
拉力(N) |
总功(J) |
机械效率 |
1 |
1.0 |
40 |
0.4 |
1.1 |
0.88 |
45% |
2 |
1.5 |
40 |
0.6 |
1.4 |
1.12 |
54% |
3 |
2.0 |
30 |
_______ |
17 |
_______ |
_______ |
4 |
2.5 |
40 |
1.0 |
2.0 |
1.60 |
63% |
(1)请把表格中三个未完成的空补充完整。
(2)甲同学根据表格数据可以得出钩码重力逐渐增大,滑轮组机械效率________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。请你解释出现这种现象的原因______________。
(3)乙同学进一步研究,测出动滑轮的质量为100g,根据表格中的数据得出:总功总是大于有用功与克服动滑轮重力的功之和,即:W总>W有+W额,他猜测还有______________因素影响机械效率。(答一种因素即可)
(4)丙同学计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值△W=W总—W有一W轮,通过比较第1、2和_______组的数据,发现重物的重力越大,差值△W_________(选填“越大”、“越小”或“不变”),请你利用所学知识对此作出解释__________________。
【答案】 (1). 0.6 (2). 1.02 (3). 59% (4). 增大 (5). 动滑轮重力不变,随着钩码重力增大,有用功比例增大 (6). 绳重、各种摩擦 (7). 4 (8). 越大 (9). 所挂钩吗增多,摩擦力增大,额外功增多
【解析】
【详解】(1)由图知,n=2,由第3次数据可得,有用功W有用=Gh=2.0N0.3m=0.6J;总功W总=Fs=1.7N20.3m=1.02J;机械效率=100=100= 59%;
(2)根据表格数据可以得出钩码重力逐渐增大,滑轮组机械效率增大,出现这种现象的原因是动滑轮重力不变,即额外功不增加,随着钩码重力增大,有用功比例增大,则滑轮组机械效率增大;
(3)实验时,对绳子做功及克服摩擦做的功都属于额外功,由于忽略了绳重、各种摩擦,
故W总>W有+W额,因此绳重、各种摩擦也是影响机械效率的因素。
(4)动滑轮的质量为m轮=100g=0.1kg,对动滑轮做的功W轮=G轮h=m轮gh=0.1kg10N/kg0.4m=0.4J,
实验1,△W1=0.88J0.4J-0.4J=0.08J;
实验2,△W2=1.12J0.6J-0.4J=0.12J;
实验4,△W4=1.60J-1.0J-0.4J=0.20J;
因此通过比较第1、2和4组的数据可知,提升高度相同时,钩码重力越大,△W也越大,这是因为所挂钩码增多,摩擦力增大,额外功增多。