Question

【題目】實驗桌上有組裝好的實驗裝置，如圖所示，其中彈簧測力計的量程為0~5N。另外還有質量均為50g的鉤碼六個（圖中未畫出）。小軍計劃用這些器材探究“用動滑輪提升重物時，如果動滑輪的機械效率不變，有用功越大，則總功越大”。小軍的實驗主要步驟如下：

①在動滑輪掛鉤上掛2個鉤碼，用彈簧測力計豎直向上勻速拉繩子自由端。2個鉤碼的總質量用m表示，繩子自由端所受拉力用F表示，繩子自由端移動的距離用s表示，鉤碼上升的高度用h表示。將m的數值記錄在表格中，用彈簧測力計測出F，用刻度尺分別測出s、h，并把測量數據記錄在表格中；

②保持動滑輪的質量及鉤碼上升的高度不變。依次改變動滑輪所掛鉤碼的個數，仿照步驟①再做2次實驗，將各次的鉤碼質量m記錄在表格中，分別測量各次的F、s、h，并把各次的測量數據記錄在表格中。

③利用W總＝F s，計算出各次的總功，用W有用＝G h=mgh，計算出各次的有用功，并將各次的總功、有用功記錄在表格中。

（1）請根據以上敘述回答下列問題：小軍的操作步驟存在的問題：_________。請寫出改進措施：_______。

（2）若用該滑輪勻速提升100g鉤碼時，在保證鉤碼和滑輪質量，以及鉤碼上升高度都不變的條件下，第一次以速度v1勻速提升時機械效率為η1，第二次以速度2v1勻速提升時機械效率為η2，則η1___________η2(選填“大于”“小于”“等于”)。

Answer 1

【答案】改變了鉤碼的質量，沒有保證機械效率不變 步驟②中：保持動滑輪和鉤碼的質量不變。依次改變鉤碼上升的高度。仿照步驟①再做2次實驗，分別測量各次的m、 F、s、h，并把各次的測量數據記錄在表格中 等于

【解析】

（1）對同一滑輪組，改變提升物體的重力可改變機械效率，為控制機械效率不變，應提升同一重物，通過改變提升物體的高度（即沒有改變繩子自由端的距離s）來改變有用功（即自變量W總）。據此分析存在問題及改進措施；
（2）分析有用功和總功大小可知兩次機械效率的大小關系。

（1）對同一滑輪組，機械效率與提升物體的重力有關；探究過程中改變了鉤碼的重力，使動滑輪的機械效率也發生變化，沒有保證機械效率不變；沒有改變繩子自由端的距離s來改變有用功，針對探究過程中存在的問題，改進措施：步驟②中：保持動滑輪和鉤碼的質量不變。依次改變鉤碼上升的高度。仿照步驟①再做2次實驗，分別測量各次的m、F、s、h，并把各次的測量數據記錄在表格中；
（2）用該滑輪勻速提升100g鉤碼時，保證鉤碼和滑輪質量，以及鉤碼上升高度都不變，根據s=2h可知繩子自由端移動的距離相等，根據W有=Gh=mgh可知有用功相同，根據W總=Fs可知總功相同，根據得到η1等于η2。