中考物理實驗19 （考點精講）測量滑輪組的機(jī)械效率

實驗19測量滑輪組的機(jī)械效率【提出問題】對同一滑輪組裝置，機(jī)械效率是否不變【猜想與假設(shè)】同一滑輪組的機(jī)械效率可能與被提升物體物重有關(guān)【設(shè)計與進(jìn)行實驗】1.實驗器材：彈簧測力計、刻度尺、細(xì)繩、動滑輪、定滑輪、鉤碼若干；2.實驗原理：；3.實驗步驟：①安裝好滑輪組，記下鉤碼和彈簧測力計的位置；②緩慢勻速拉動彈簧測力計，使鉤碼G升高，用刻度尺測量鉤碼上升的高度h和繩端移動的距離s，填入表中；③算出、、，填入表格中；④改變鉤碼數(shù)量，重做兩次實驗，并將測量數(shù)據(jù)填入表中。數(shù)據(jù)記錄次數(shù)鉤碼所受重力G/N提升高度h/m有用功/J拉力F/N繩端移動距離s/m總功/J機(jī)械效率11.50.40.60.71.20.8471%230.41.21.21.21.4483%34.50.41.81.81.22.0488%【分析和論證】由1、2、3次實驗可知，提升的鉤碼重力增加時，有用功增加，額外功基本不變（克服摩擦力及動滑輪重力做的功基本不變），由可知，機(jī)械效率會增大。【實驗結(jié)論】同一滑輪組的機(jī)械效率與被提升的物重有關(guān)，物重越大，機(jī)械效率越高。【實驗方法】控制變量法的應(yīng)用①探究滑輪組的機(jī)械效率與所吊的重物重力之間的關(guān)系（控制繞線方式相同，改變滑輪組所吊鉤碼的數(shù)量）；②探究滑輪組的機(jī)械效率與動滑輪重力大小的關(guān)系（控制滑輪組所吊鉤碼的數(shù)量相同，改變動滑輪數(shù)量或換重力不同的動滑輪）；③滑輪組的機(jī)械效率與物體被提升的高度的關(guān)系（控制同一滑輪組的繞線方式相同，所提鉤碼重力相同，改變鉤碼上升的高度）?！窘涣髋c討論】（1）測量拉力大小的原理：用彈簧測力計沿豎直方向勻速拉動繩子目的（減小摩擦引起的誤差），此時拉力大小等于彈簧測力計的示數(shù)；（2）承擔(dān)重物繩子段數(shù)的判斷：與動滑輪連接的段數(shù)即為承擔(dān)重物繩子的段數(shù)；（3）滑輪組機(jī)械效率的影響因素：物體的重力、動滑輪重力、繩子與滑輪之間的摩擦力。與繩子的繞法、繩子段數(shù)無關(guān)；（4）提高機(jī)械效率的方法增加物重、減小動滑輪重力、減小機(jī)械間的摩擦。（5）彈簧測力計靜止時讀數(shù)的分析：所測拉力偏小，機(jī)械效率偏高，說明滑輪組的機(jī)械效率與物體的運動狀態(tài)有關(guān)。（6）動滑輪重力、物重相同時所測機(jī)械效率不同的可能原因：繩子與滑輪或滑輪與軸之間的摩擦不同。5．功的計算：有用功W有＝Gh；總功W總＝Fs6．機(jī)械效率的計算：①已知物重和拉力：η＝eq\f(W有,W總)×100%＝eq\f(Gh,Fs)×100%；②已知物重和動滑輪重：η＝eq\f(W有,W總)×100%＝eq\f(G,G動＋G)×100%7．繩子自由端移動的距離與物體上升高度h的關(guān)系：s＝nh9．提高滑輪組機(jī)械效率的方法：________提升物體的重力、________動滑輪的重力、減小繩子與滑輪間的摩擦力10．可以省略的工具（刻度尺，省略后用η＝eq\f(G,nF)×100%計算，反而能夠提高精度）11．機(jī)械效率總是小于1的原因（任何機(jī)械都不可避免地要做額外功，都不省功）【例1】小明在測量滑輪組機(jī)械效率的實驗中，所用裝置如圖所示，實驗中每個鉤碼重2N，測得的數(shù)據(jù)如下表.（1）在實驗中，應(yīng)盡量豎直向上勻速拉動彈簧測力計且在拉動過程中讀數(shù).（2）第1次實驗測得的機(jī)械效率約為74%.（3）分析表中數(shù)據(jù)可知：第2次的實驗數(shù)據(jù)是用圖b所示的實驗裝置完成的;第4次實驗數(shù)據(jù)是用圖c所示的實驗裝置完成的.（均選填“a”“b”或“c”）（4）分析第1、2次實驗數(shù)據(jù)可知：使用同一滑輪組，增加物重可以提高滑輪組的機(jī)械效率.（5）分析第1、3次實驗數(shù)據(jù)可知：使用不同的滑輪組提升相同的重物，動滑輪個數(shù)越多（即動滑輪總重越重），滑輪組的機(jī)械效率越低.（6）分析第3、4次實驗數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機(jī)械效率與物體被提升的高度無關(guān).（7）小明認(rèn)為，實驗過程中，若在彈簧測力計處于靜止?fàn)顟B(tài)時讀數(shù)，可使測得的拉力大小更精確.針對這種做法說說你的看法彈簧測力計靜止時讀數(shù)偏小.（8）綜合上述結(jié)論，提高機(jī)械效率的方法有：增大有用功或減小（選填“增大”或“減小”）額外功.【例2】某小組在“測滑輪組機(jī)械效率的實驗”中得到的數(shù)據(jù)如表所示，實驗裝置如圖所示．（1）實驗中應(yīng)沿豎直方向勻速緩慢拉動彈簧測力計．（2）該小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)實驗過程中邊拉動邊讀數(shù)，彈簧測力計示數(shù)不穩(wěn)定，應(yīng)該靜止讀數(shù)，你認(rèn)為他的想法不正確（選填“正確”或“不正確”），因為她沒有考慮到摩擦力對滑輪組機(jī)械效率的影響．（3）用丁圖裝置進(jìn)行實驗，得出表中第4次的實驗數(shù)據(jù)，請將表中的兩個數(shù)據(jù)填寫完整.實驗次數(shù)鉤碼重量G/N鉤碼上升高度h/m繩端拉力F/N繩端移動距離s/m機(jī)械效率η140.12.70.274%240.11.80.374%380.13.10.386%480.12.5_______________（4）通過比較1、2（填實驗次數(shù)的序號）兩次實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論：使用同一滑輪組提升同一重物時，滑輪組的機(jī)械效率與繩子的段數(shù)無關(guān)．（5）通過比較2、3（填實驗次數(shù)的序號）兩次實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論：同一滑輪組提升重物時，物重越大，滑輪組的機(jī)械效率越高．（6）通過比較3、4兩次實驗數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：不同滑輪組提升相同重物時，動滑輪越輕，滑輪組的機(jī)械效率越高(或不同滑輪組提升相同重物時，動滑輪越重，滑輪組的機(jī)械效率越低)．（7）汽車作為一種“機(jī)械”，提高效率對節(jié)能減排有重要意義．請你指出以下三種提高效率的方法中與實驗（4）的結(jié)論同理的是方法一．方法一：鼓勵人們“拼車”出行，使汽車盡量裝滿乘客方法二：汽車制造廠用新材料減輕汽車重量方法三：經(jīng)常給汽車做保養(yǎng)，保持良好潤滑（8）完成實驗后，小明發(fā)現(xiàn)繩端移動的距離始終與鉤碼提升高度有固定的倍數(shù)關(guān)系，于是他認(rèn)為：鉤碼數(shù)量一定時，無論將鉤碼提升多高，都不影響該滑輪組的機(jī)械效率，小芳則認(rèn)為：鉤碼提升的高度不同，有用功就不同，機(jī)械效率就變化了．你認(rèn)為小明的看法是正確的，理由影響滑輪組機(jī)械效率的因素為物體的重力、動滑輪的重力、繩子與滑輪之間的摩擦力，與物體被提升的高度無關(guān)．（9）在測拉力時某同學(xué)使彈簧測力計做加速直線運動，該同學(xué)測得的機(jī)械效率與正確操作相比偏?。ㄟx填“偏大”“偏小”或“不變”）．（10）在探究