機(jī)械效率影響因素

機(jī)械效率影響因素簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率是力學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn),也是中考幾乎每年必考的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。為了較好地理解各種簡(jiǎn)單機(jī)械的做功情況,就要弄清有用功、額外功和總功的概念:有用功:機(jī)械對(duì)物體做的功,是目的.額外功:不需要但不得不做的功,例如克服機(jī)械間的摩擦做功.總功:人(動(dòng)力)對(duì)機(jī)械做的功.最常見的簡(jiǎn)單機(jī)械有三種:滑輪組、杠桿和斜面。下面就這三種簡(jiǎn)單機(jī)械模型來討論一下簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率影響因素。探究影響滑輪組機(jī)械效率的因素〔豎放〕滑輪組的機(jī)械效率〔不計(jì)摩擦〕任何一種機(jī)械的機(jī)械效率都是有用功除以總功。所以整個(gè)思路就是找到有用功和總功。任何一種機(jī)械的機(jī)械效率都是有用功除以總功。所以整個(gè)思路就是找到有用功和總功。使用機(jī)械時(shí)首先要明白用它的目的是什么？是在豎直方向上移動(dòng)距離還是在水平方向上移動(dòng)距離。如果是在豎直方向上移動(dòng)距離，那么就要克服重力做功；如果要是在水平方向上移動(dòng)距離，那么就要克服摩擦力做功?；嗀Q放，目的是讓物體在豎直方向上移動(dòng)一段距離，所以有用功是克服重力作用W有滑輪豎放，目的是讓物體在豎直方向上移動(dòng)一段距離，所以有用功是克服重力作用W有=Gh，W總=FS，再根據(jù)滑輪組力和距離的關(guān)系，一步一步的進(jìn)行變形。S=nh，F(xiàn)=〔G物+G動(dòng)〕/n因此滑輪組的機(jī)械效率與物重與輪重有關(guān)：〔1〕滑輪越重，滑輪組的機(jī)械效率越低，可以理解為滑輪越重，做的額外功越多；〔2〕物體越重，滑輪組的機(jī)械效率越低，可以理解為做的有用功多，機(jī)械效率越高1．在“探究影響滑輪組機(jī)械效率的因素”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用如下圖的同一滑輪組分別做了三次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下：首先確定繩子股數(shù)首先確定繩子股數(shù)n?？磁c動(dòng)滑輪直接相連的有幾根繩，n就等于幾。然后就要知道S=nh，F(xiàn)=〔G物+G動(dòng)〕/n。(1)寫出表中標(biāo)有編號(hào)①、②和③的空格處的數(shù)據(jù)?(2)在實(shí)驗(yàn)操作中應(yīng)該怎樣拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)?(3)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同一滑輪組的機(jī)械效率主要與什么因素有關(guān)?為什么?根據(jù)前面公式的變形可以看出，滑輪組的機(jī)械效率只與物體的重力和動(dòng)滑輪的重力有關(guān)。與繩子股數(shù)和物體運(yùn)動(dòng)的速度無關(guān)。圍繞這兩個(gè)因素答題。根據(jù)前面公式的變形可以看出，滑輪組的機(jī)械效率只與物體的重力和動(dòng)滑輪的重力有關(guān)。與繩子股數(shù)和物體運(yùn)動(dòng)的速度無關(guān)。圍繞這兩個(gè)因素答題。(4)不同滑輪組的機(jī)械效率又與其它哪些因素有關(guān)呢?(列舉一例)答案：〔1〕2.2N30〔2〕豎直向上勻速拉動(dòng)〔3〕物體的重力有關(guān)〔4〕還與動(dòng)滑輪重力有關(guān)2．在“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，小強(qiáng)按正確方法操作，圖9是他實(shí)驗(yàn)中的情景，下表是他記錄的一組數(shù)據(jù)。(1〕由表中數(shù)據(jù)可計(jì)算出，滑輪組對(duì)鉤碼做的有用功為0.1J，人做的總功為_______J。(2〕對(duì)以上兩個(gè)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比擬，其不合理之處是______________；結(jié)合彈簧測(cè)力計(jì)放大圖，可知小強(qiáng)的錯(cuò)誤是_____________________。(3〕在該次實(shí)驗(yàn)中，所測(cè)滑輪組的機(jī)械效率應(yīng)該為______________。(4)實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)僅增加鉤碼的重，那么滑輪組的機(jī)械效率將_______(選填“增大”、“減小”或“不變”)．答案：〔1〕0.06〔2〕總功小于有用功測(cè)力計(jì)讀數(shù)錯(cuò)了〔3〕83.3%〔4〕增大3．某實(shí)驗(yàn)小組探究影響滑輪組機(jī)械效率的因素的實(shí)驗(yàn)裝置如下圖，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。假設(shè)不計(jì)摩擦，比擬1和2兩次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以看出滑輪組的機(jī)械效率與有關(guān)；比擬1和3兩次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以看出滑輪組的機(jī)械效率與有關(guān)。答案：動(dòng)滑輪重力有關(guān)；物體重力次數(shù)物理量123鉤碼重G/N446鉤碼上升高度h/m0.10.10.1繩端拉力F/N1.81.42.4繩端移動(dòng)距離s/m0.30.50.3機(jī)械效率η74%57%83%二、探究影響杠桿機(jī)械效率的因素杠桿的機(jī)械效率〔不計(jì)摩擦〕有用功是看使用機(jī)械的目的是什么。杠桿的目的還是讓物體在豎直方向上移動(dòng)距離?？偣褪侨耸┘拥牧λ龉Φ亩嗌?。有用功是看使用機(jī)械的目的是什么。杠桿的目的還是讓物體在豎直方向上移動(dòng)距離。總功就是人施加的力所做功的多少?！?〕假設(shè)不計(jì)杠桿自重，那么杠桿不做額外功，機(jī)械效率η=100%；如考慮杠桿自重，提起杠桿自身所做的功為額外功，提起重物所做的功為有用功，那么機(jī)械效率〔2〕考慮杠桿本身的重力，那么提起杠桿自身所做的功為額外功，拉力為動(dòng)力，所做的功為總功〔3〕由于杠桿的重心一般在物體的幾何中心，因此；如果動(dòng)力作用點(diǎn)在桿端，那么有；重物移動(dòng)的距離那么可以根據(jù)杠桿平衡條件求出〔杠桿不水平，杠桿的力臂不能直接在杠桿上讀出，但杠桿力臂和杠桿長成比例，可以認(rèn)為〕4．如下圖是小明測(cè)量杠桿機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)情景(杠桿的重力忽略不計(jì))

(1)請(qǐng)?jiān)谙卤碇邪严嚓P(guān)的數(shù)據(jù)填寫完整物體重G／N物體上升的高度h／cm彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F／N彈簧測(cè)力計(jì)移動(dòng)的豎直距離S／cm找到對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，查看點(diǎn)移動(dòng)了多長的距離。找到對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，查看點(diǎn)移動(dòng)了多長的距離。有用功W有／J總功W總／J機(jī)械效率η／％4物體上升的高度要看物體的重心上升多高，找到正確的點(diǎn)。也可以轉(zhuǎn)移看繩子與杠桿接觸的那個(gè)點(diǎn)移動(dòng)的距離。物體上升的高度要看物體的重心上升多高，找到正確的點(diǎn)。也可以轉(zhuǎn)移看繩子與杠桿接觸的那個(gè)點(diǎn)移動(dòng)的距離。30(2)為提高本實(shí)驗(yàn)中杠桿的機(jī)械效率，請(qǐng)?zhí)帷獥l合理的建議：______________________。答案：〔1〕15、2.4、0.6、0.72、83.3；〔2〕選擇支點(diǎn)靈活的杠桿或在支點(diǎn)所在軸處加潤滑油．5．用如下圖的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量杠桿的機(jī)械效率．實(shí)驗(yàn)時(shí)，豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使掛在較長杠桿下面的鉤碼緩緩上升．〔1〕實(shí)驗(yàn)中，將杠桿拉至圖中虛線位置，測(cè)力計(jì)的示數(shù)F為_______N，鉤碼總重G為1.0N，鉤碼上升高度h為0.1m，測(cè)力計(jì)移動(dòng)距離s為0.3m，那么杠桿的機(jī)械效率為_______%．請(qǐng)寫出使用該杠桿做額外功的一個(gè)原因：______________________________________．〔2〕為了進(jìn)一步研究杠桿的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)，一位同學(xué)用該實(shí)驗(yàn)裝置，先后將鉤碼掛在A、B兩點(diǎn)，測(cè)量并計(jì)算得到下表所示的兩組數(shù)據(jù)：次數(shù)鉤碼懸掛點(diǎn)鉤碼總重G/N鉤碼移動(dòng)距離h/m拉力F/N測(cè)力計(jì)移動(dòng)距離s/m機(jī)械效率η/%1A點(diǎn)1.50.100.70.3071.42B點(diǎn)2.00.151.20.3083.3根據(jù)表中數(shù)據(jù)，能否得出“杠桿的機(jī)械效率與所掛鉤碼的重有關(guān)，鉤碼越重其效率越高”的結(jié)論？答：_______；請(qǐng)簡(jiǎn)要說明兩條理由：①____________________________________；②_____________________________________。答案:〔1〕0.5；66.7；由于使用杠桿時(shí)需要克服杠桿自重〔克服摩擦力〕等做功

〔2〕不能；

①兩次實(shí)驗(yàn)時(shí)鉤碼沒有掛在同一位置②僅根據(jù)一次比照實(shí)驗(yàn)所得結(jié)論是不可靠的三、探究影響斜面機(jī)械效率的因素使用斜面時(shí)，對(duì)物體所做的功為有用功，拉力所做的功為總功，克服斜面摩擦力所做的功為額外功。首先明確使用斜面目的是讓物體在豎直方向上移動(dòng)一段距離，所以有用功就是客服重力做功，總功就是拉力所做功。首先明確使用斜面目的是讓物體在豎直方向上移動(dòng)一段距離，所以有用功就是客服重力做功，總功就是拉力所做功?！?〕有用功：；總功：；額外功：想要求摩擦力大小，必須要把額外功求出來。想要求摩擦力大小，必須要把額外功求出來。〔2〕因?yàn)樾泵婺Σ亮Υ笮∨c斜面傾斜程度有關(guān)，斜面傾斜角度越大，物體對(duì)斜面的壓力越小，物體所受到的摩擦力越小，額外功越小。因此可以認(rèn)為斜面傾斜程度越大，機(jī)械效率越高。6．小明對(duì)“斜面的機(jī)械效率與什么因素有關(guān)？”這一課題，提出了如下一些值得探究的猜測(cè)：首先要明白影響斜面機(jī)械效率的因素是斜面的粗糙程度和斜面的傾斜角度。實(shí)驗(yàn)過程中采用控制變量法。首先要明白影響斜面機(jī)械效率的因素是斜面的粗糙程度和斜面的傾斜角度。實(shí)驗(yàn)過程中采用控制變量法。①斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度有關(guān)；②斜面的機(jī)械效率與斜面的粗糙程度有關(guān)；③斜面的機(jī)械效率與斜面的長度有關(guān)；④斜面的機(jī)械效率與物體的重力有關(guān)。給你如下圖的裝置，請(qǐng)你選擇上述猜測(cè)中的一項(xiàng)，并解答以下問題：〔1〕你選擇的猜測(cè)是_______________________〔填寫序號(hào)〕探究的問題不一樣，選用的實(shí)驗(yàn)器材就是不一樣的。探究的問題不一樣，選用的實(shí)驗(yàn)器材就是不一樣的?！?〕要用圖中的器材完成你選擇的探究，還要補(bǔ)充的器材是：〔至少寫出兩種〕

〔3〕在實(shí)驗(yàn)探究的過程中，需要控制不變的因素有：①_______________________；②_______________________；③_______________________答案：〔1〕任選其中一個(gè)均可；〔2〕〔3〕見下表7．以下圖是小明同學(xué)斜面機(jī)械效率跟什么因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)時(shí)他用彈簧測(cè)力計(jì)拉著同一物塊沿粗糙程度相同的斜面向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)的局部數(shù)據(jù)如下：實(shí)驗(yàn)次數(shù)斜面的傾斜程度物塊重量G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面長s/m機(jī)械效率1較緩100.15.012較陡100.36.7145％3最陡100.58.4160％⑴小明探究的是斜面的機(jī)械效率跟________________的關(guān)系。在第1次實(shí)驗(yàn)中，斜面的機(jī)械效率為________________，物塊和斜面的內(nèi)能增加了約________J。⑵分析表格中數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論：在斜面粗糙程度相同時(shí)，斜面越陡，機(jī)械效率越________。假設(shè)要探究斜面機(jī)械效率跟斜面的粗糙程度的關(guān)系，應(yīng)保持________________不變?！?〕小華用20N的力把重為25N的物體沿著長為20cm、高為10cm的斜面，從斜面底端拉到頂端．那么斜面的機(jī)械效率為。答案：〔1〕斜面的傾斜程度，20%，4；〔2〕高，斜面的傾斜程度；〔3〕62.5%．8．在探究“斜面的機(jī)械效率上下與斜面的傾斜程度有什么關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，用沿斜面向上的力F拉動(dòng)小車，使小車從斜面底端勻速運(yùn)動(dòng)到斜面頂端，如下圖。屢次改變斜面傾斜程度，局部實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在下面的表格中，根據(jù)表格中數(shù)據(jù)答復(fù)以下問題：斜面傾斜度小車重量G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面長S/m有用功W有/J總功W總/J斜面的機(jī)械效率較緩100.1311333.3%較陡100.2412450%最陡100.4根據(jù)總功和斜面長度可以算出拉力大小。根據(jù)總功和斜面長度可以算出拉力大小。16〔1〕當(dāng)斜面“最陡”時(shí)，沿斜面拉力為______________N；做的有用功為______________J；斜面的機(jī)械效率為_______%。〔2〕通過對(duì)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，你認(rèn)為斜面省力情況與斜面傾斜程度的關(guān)系是：斜面越陡，需要的拉力越_____________________?！?〕根據(jù)上面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，你可以獲得該實(shí)驗(yàn)探究的初步結(jié)論是：_____________________答案：〔1〕6；4；66.7；〔2〕大；〔3〕斜面的機(jī)械效率隨斜面的傾斜程度增大而增大．9．在探究“斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度和粗糙程度的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，所用的實(shí)驗(yàn)器材有：支架，帶有滑輪的長木板〔滑輪與木板之間的距離是可調(diào)的〕，帶掛鉤的木塊，彈簧測(cè)力計(jì)，棉布，毛巾，刻度尺，細(xì)線。實(shí)驗(yàn)裝置如下圖?！?〕用帶有滑輪的長木板做實(shí)驗(yàn)有什么好處？____________________〔只答出一條即可〕〔2〕測(cè)拉力時(shí)，要在木塊__________時(shí)讀數(shù)。〔3〕測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表一?！脖硪弧硨?shí)驗(yàn)次數(shù)斜面傾斜程度接觸面木塊重G/N斜面高度h/m拉力F/N斜面長S/m機(jī)械效率η1最陡木塊與木板5.00.204.50.3074.1%2較陡木塊與木板5.00.203.80.4065.8%3較緩木塊與木板5.00.203.40.5058.9%4較緩木塊與棉布5.00.204.00.505較緩木塊與毛巾5.00.204.80.5041.7%①第4次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的機(jī)械效率η=__________。②第3、4、5三次實(shí)驗(yàn)，是探究斜面的機(jī)械效率與____________________的關(guān)系。③根據(jù)第1、2、3三次實(shí)驗(yàn)的信息，可得出的結(jié)論是：______________________________?！窘馕觥?/p>

〔1〕利用滑輪改變了一下繩子的方向，使木塊所受拉力的方向與木板的方向始終平行，使示數(shù)更加準(zhǔn)確穩(wěn)定，讀數(shù)時(shí)也更方便；

〔2〕只有