如图所示，在“测量滑轮组的机械效率”实验中：---|||-"-|||-77 ππ(1)实验原理：η= 。(2)实验器材：定滑轮和动滑轮各一个、轻重不同的两物块、 、 、铁架台、细线。(3)实验中要分别记下物体和弹簧测力计的起始位置，是为了 。(4)如图所示，在实验操作中拉力应沿 方向， 拉动弹簧测力计，用滑轮组做了三次实验，实验数据记录如下表：实验次数钩码G/N钩码上升的距离h/m有用功W有/J弹簧测力计的读数F/N弹簧测力计上升的距离s/m总功W总/J机械效率η120.10.21.20.30.3656%220.20.41.20.60.7256%340.10.41.60.30.48 460.10.62.20.2 91%520.20.41.80.40.7256%(5)表中第4次实验数据有错误，改正后计算出总功为 。(6)根据第3次数据计算出的机械效率为 。(7)比较1、3、4三次实验的数据分析得出：使用同一滑轮组，增大 ，可以提高滑轮组的机械效率。(8)比较 两次实验，小组同学发现：同一滑轮组的机械效率与重物被提升高度无关。(9)在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便于读数，就让弹簧测力计处于静止状态时才读数，该同学的读数与实际相比 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)，测得机械效率 (选填“偏高”“偏低”或“不变”)，说明滑轮组的机械效率还与 有关。(10)若将此滑轮组换一种绕绳方法，测量得出的实验数据如表中第5次实验，请你在图中画出第5次实验的绕绳方式。对比第1、5两次实验可得结论： 。---|||-"-|||-77 ππ(11)滑轮组的机械效率可能还与其他因素有关，请你作出恰当的猜想：滑轮组的机械效率还与 有关(写出一种影响因素即可)。(12)计算发现该滑轮组的机械效率小于1，你能分析一下效率不是100%的原因吗？请你试着写出一条： 。(13)综合上述结论，提高机械效率的方法有增大有用功， 额外功(选填“增大”或“减小”)。(14)有的同学认为：“机械越省力，它的机械效率越高”。分析这次实验的数据，你认为这句话是 的(选填“正确”或“错误”)，第 两次实验能验证你的判断。(15)在按图甲进行实验时，发现很难使测力计做匀速直线运动而导致测力计示数不稳定，小静改进了实验设计如图乙所示的装置，用规格相同的钩码以保证拉力相同，但这种做法仍存在两点不足，不足之处是：① ；② 。---|||-"-|||-77 ππ(16)小强按正确方法操作，如图是他实验中的情景，下表是他记录的一组数据。---|||-"-|||-77 ππ钩码总重G(N)钩码上升高度h(cm)测力计拉力F(N)测力计移动距离s(cm)551.415①由表中数据可计算出，滑轮组对钩码做的有用功为 J，人做的总功为 J。②对以上两个计算结果进行比较，其不合理之处是 ；结合测力计放大图，可知小强的错误是 。(17)图甲是小强实验中的情景，小红在小强实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验，如图乙所示。---|||-"-|||-77 ππ①小红多使用一个滑轮，目的是为了改变 。②这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率 (选填“相同”或“不相同”)，理由是： 。③如果这两位同学用弹簧测力计拉着物体加速上升，测得滑轮组的机械效率将会 (选填“偏高”“偏低”或“不变”)。④若小红多使用一个滑轮进行了如图丙的实验，若提升相同的重物它的机械效率将 (选填“大于”“小于”或“等于”)图乙实验的机械效率，理由是： 。
如图所示，在“测量滑轮组的机械效率”实验中：
(1)实验原理：η= 。
(2)实验器材：定滑轮和动滑轮各一个、轻重不同的两物块、 、 、铁架台、细线。
(3)实验中要分别记下物体和弹簧测力计的起始位置，是为了 。
(4)如图所示，在实验操作中拉力应沿 方向， 拉动弹簧测力计，用滑轮组做了三次实验，实验数据记录如下表：
| 实验次数 | 钩码G/N | 钩码上升的距离h/m | 有用功W有/J | 弹簧测力计的读数F/N | 弹簧测力计上升的距离s/m | 总功W总/J | 机械效率η |
| 1 | 2 | 0.1 | 0.2 | 1.2 | 0.3 | 0.36 | 56% |
| 2 | 2 | 0.2 | 0.4 | 1.2 | 0.6 | 0.72 | 56% |
| 3 | 4 | 0.1 | 0.4 | 1.6 | 0.3 | 0.48 | |
| 4 | 6 | 0.1 | 0.6 | 2.2 | 0.2 | 91% | |
| 5 | 2 | 0.2 | 0.4 | 1.8 | 0.4 | 0.72 | 56% |
(5)表中第4次实验数据有错误，改正后计算出总功为 。
(6)根据第3次数据计算出的机械效率为 。
(7)比较1、3、4三次实验的数据分析得出：使用同一滑轮组，增大 ，可以提高滑轮组的机械效率。
(8)比较 两次实验，小组同学发现：同一滑轮组的机械效率与重物被提升高度无关。
(9)在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便于读数，就让弹簧测力计处于静止状态时才读数，该同学的读数与实际相比 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)，测得机械效率 (选填“偏高”“偏低”或“不变”)，说明滑轮组的机械效率还与 有关。
(10)若将此滑轮组换一种绕绳方法，测量得出的实验数据如表中第5次实验，请你在图中画出第5次实验的绕绳方式。对比第1、5两次实验可得结论： 。
(11)滑轮组的机械效率可能还与其他因素有关，请你作出恰当的猜想：滑轮组的机械效率还与 有关(写出一种影响因素即可)。
(12)计算发现该滑轮组的机械效率小于1，你能分析一下效率不是100%的原因吗？请你试着写出一条： 。
(13)综合上述结论，提高机械效率的方法有增大有用功， 额外功(选填“增大”或“减小”)。
(14)有的同学认为：“机械越省力，它的机械效率越高”。分析这次实验的数据，你认为这句话是 的(选填“正确”或“错误”)，第 两次实验能验证你的判断。
(15)在按图甲进行实验时，发现很难使测力计做匀速直线运动而导致测力计示数不稳定，小静改进了实验设计如图乙所示的装置，用规格相同的钩码以保证拉力相同，但这种做法仍存在两点不足，不足之处是：
① ；② 。
(16)小强按正确方法操作，如图是他实验中的情景，下表是他记录的一组数据。
| 钩码总重G(N) | 钩码上升高度h(cm) | 测力计拉力F(N) | 测力计移动距离s(cm) |
| 5 | 5 | 1.4 | 15 |
①由表中数据可计算出，滑轮组对钩码做的有用功为 J，人做的总功为 J。
②对以上两个计算结果进行比较，其不合理之处是 ；结合测力计放大图，可知小强的错误是 。
(17)图甲是小强实验中的情景，小红在小强实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验，如图乙所示。
①小红多使用一个滑轮，目的是为了改变 。
②这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率 (选填“相同”或“不相同”)，理由是： 。
③如果这两位同学用弹簧测力计拉着物体加速上升，测得滑轮组的机械效率将会 (选填“偏高”“偏低”或“不变”)。
④若小红多使用一个滑轮进行了如图丙的实验，若提升相同的重物它的机械效率将 (选填“大于”“小于”或“等于”)图乙实验的机械效率，理由是： 。
题目解答
答案
(1)测量滑轮组的机械效率的实验原理：η=
(2)实验需要测量力的大小和物体在力的方向上移动的距离，因此需要刻度尺和弹簧测力计；
(3)为了测量钩码和弹簧测力计移动的距离，从而计算有用功和总功，实验中要分别记下物体和弹簧测力计的起始位置；
(4)在实验操作中拉力应沿竖直向上方向匀速拉动弹簧测力计；
(5)因为有3段绳子承担物体的重力，因此绳子自由端上升的距离应为s=3h=3×0.1m=0.3m，总功W=Fs=2.2N×0.3m=0.66J；
(6)机械效率为：η=
(7)比较1、3、4三次实验的数据可得，使用同一滑轮组，增大物体的重力，可以提高滑轮组的机械效率；
(8)1、2两组数据，钩码的重力相同，被提升的高度不同，机械效率相同，因此可得同一滑轮组的机械效率与重物被提升高度无关；
(9)要正确测量拉力，所以弹簧测力计需要做匀速运动，而当弹簧测力计静止读数时，便不会存在摩擦力对拉力的影响，所以所测拉力偏小，机械效率偏高；说明滑轮组的机械效率还与物体的运动状态有关；
(10)根据第5组实验中钩码上升的高度与弹簧测力计上升的距离之间的关系可得，承担物重的绳子的股数为n=2，滑轮组绕线方式如下图所示；
第1、5两次实验中，其他因素相同，绳子的绕线方式不同，滑轮组的机械效率相同，因此可得，同一滑轮组的机械效率与绕绳方式无关；
(11)滑轮组的机械效率可能还与其他因素有关，猜想：滑轮组的机械效率还与动滑轮重有关；
(12)计算发现该滑轮组的机械效率小于1，原因可能是克服动滑轮重力做额外功或克服摩擦做额外功；
(13)结合η=
(14)结合2和5两组实验数据可得，在其他因素相同时，机械效率的大小与机械的省力情况无关，因此该同学的说法是错误的；
(15)实验中该同学用钩码代替拉力，这样拉力大小不是连续的，很难使物体匀速上升；测力计本身有重力，会影响实验结果；
(16)①由表中实验数据可知，W有用=Gh=5N×0.05m=0.25J，W总=Fs=1.4N×0.15m=0.21J；
②由①可知，有用功大于总功，这是不可能的；由图示弹簧测力计可知，弹簧测力计分度值是0.2N，弹簧测力计所示应该是1.8N，而不是1.4N；
(17)①由图乙，加一个定滑轮后绳子最后通过定滑轮，所以能起到改变力的方向的作用；
②这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，提升重物相同，有用功相同；动滑轮中立相同，额外功相同；因此总功相同，也就是机械效率不变；
③当弹簧测力计拉着物体加速上升时，此时绳端受的是不平衡的力，测力计的示数大于物体对绳端的拉力，因此，所求得的总功偏大，机械效率会偏低；
④再加一个滑轮做动滑轮使用，组成一个新的滑轮组，提升相同的重物时，物重G不变，动滑轮重增大，根据公式η=
故答案为：(1)η=
(2)刻度尺；弹簧测力计；
(3)测量钩码和弹簧测力计移动的距离，从而计算有用功和总功；
(4)竖直向上；匀速；
(5)0.66；
(6)83%；
(7)物体重力；
(8)1、2；
(9)偏小；偏高；运动状态；
(10)第5次实验的绕绳方式如图；同一滑轮组的机械效率与绕绳方式无关；
(11)动滑轮重；
(12)克服动滑轮重力做额外功；
(13)减小；
(14)错误；2和5；
(15)①钩码质量不是连续的，很难使物体匀速上升；②测力计本身有重力，会影响实验结果；
(16)①0.25；0.21；②有用功大于总功；弹簧测力读数错误；
(17)①拉力的方向；②相同；动滑轮重力相同，提升重物也相同；③偏低；④小于；动滑轮重力增大使额外功增加了。
解析
本题全面考查“测量滑轮组的机械效率”实验的原理、器材、操作、数据处理及结论分析，涉及机械效率的计算、影响因素、实验误差等多方面知识。
(1)实验原理
机械效率定义为有用功与总功的比值，即$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$。
(2)实验器材
需测量力（弹簧测力计）和距离（刻度尺），故补充器材为刻度尺和弹簧测力计。
(3)记录起始位置的目的
为测量钩码上升高度$h$和弹簧测力计移动距离$s$，从而计算$W_{有用}=Gh$和$W_{总}=Fs$。
(4)拉力方向与操作
为保证拉力做功等于总功，拉力应沿竖直向上方向匀速拉动弹簧测力计，避免额外功。
(5)第4次实验总功计算
由表中数据，钩码上升$h=0.1m$，弹簧测力计上升$s=0.2m$（错误，应为$s=nh$，$n=3$时$s=0.3m$），总功$W_{总}=Fs=2.2N×0.3m=0.66J$。
(6)第3次实验机械效率
$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{0.4J}{0.48J}×100\%≈83\%$。
(7)提高机械效率的因素
1、3、4次实验中，物体重力增大，机械效率提高，故填物体重力。
(8)机械效率与提升高度无关
1、2次实验：钩码重力相同，提升高度不同（$h=0.1m$和$0.2m$），机械效率均为56%，验证无关。
(9)静止读数的误差
静止时无摩擦力，拉力偏小，$W_{总}=Fs$偏小，$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$偏高，说明与运动状态有关。
(10)第5次绕线方式与结论
第5次$s=0.4m$，$h=0.2m$，$n=\frac{s}{h}=2$，绕线为2段承担物重；对比1、5次，绕线方式不同但效率相同，结论：**同一滑轮组的机械效率与绕绳方式无关。
(11)机械效率的其他影响因素
合理猜想：动滑轮重（或摩擦、绳重等）。
(12)效率小于1的原因
存在额外功，如克服动滑轮重力做功或克服摩擦做功。
(13)提高效率的方法
$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{有用}+W_{额外}}$，增大$W_{有用}$或减小$W_{额外}$，故填减小。
(14)“省力则效率高”的判断
错误，如2次（$F=1.2N$，$\eta=56\%$）和5次（$F=1.8N$，$\eta=56\%$），省力但效率相同。
(15)图乙实验的不足
①钩码质量不连续，难保证匀速；②测力计自身重力影响拉力测量。
(16)数据计算与错误分析
①$W_{有用}=Gh=5N×0.05m=0.25J$，$W_{总}=Fs=1.4N×0.15m=0.21J$；②有用功>总功不合理，测力计读数错误（应为1.8N）。
(17)滑轮组对比分析
①定滑轮改变力的方向；②忽略绳重摩擦，动滑轮重相同，额外功相同，效率相同；③加速时拉力偏大，总功偏大，效率偏低；④加动滑轮后，动滑轮重增大，额外功增加，效率减小。