械效率》专题一 测量滑轮组的机械效率
一、实验目的：测量滑轮组的机械效率。 二、实验原理：
三、实验器材：钩码、滑轮、铁架台、细线、______、_________。 【答案】刻度尺、弹簧测力计。 四、实验步骤：
1．弹簧测力计______________，组装滑轮组；
2．用弹簧测力计测出钩码的重力G，并记录表中。把滑轮组和刻度尺安装好，从刻度尺读出钩码和弹簧测力计的初始位置；
3．______竖直向________拉动弹簧测力计，使钩码G升高h，读出弹簧测力计所示拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s，填入表格。 4．增加钩码的数量，再做两次上面的实验。
5．算出有用功W有、总功W总、机械效率，并填入表格。
弹簧测力钩码上升钩码重力 高度 G/N h/m F/N s/m 计示数 距离 W有/J W总/J 弹簧测力计移动的有用功 总功 机械效率 【答案】调零；匀速，上。 五、小结：
1．同一滑轮组，提起的物体重力越大，机械效率越______。
2．不同的滑轮组，当重物相同时，动滑轮越重，机械效率越_______。 3．若忽略绳重和摩擦，当G和G动一定时，机械效率与绕线方式______。
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【答案】高；低；无关。
１．图1甲是小刚测滑轮组的机械效率的示意图。他用弹簧测力计拉动绳子自由端，将重为6N钩码钩码从A位置均速提升到B位置，同时弹簧测力计从图中的A’位置均速竖直上升到B’位置，在这个过程中，弹簧测力计对绳的拉力为F，弹簧测力计的示数如图1乙所示。则：（1）弹簧测力计的示数是________N；
（2）弹簧测力计移动的距离为_______cm； （3）拉力为F做的功是_______J。 （4）此滑轮组的机械效率为___________。 【答案】（1）2.2；（2）15；（3）0.33；（4）90.9%。 【难易】较易【考点】测量滑轮组的机械效率
【解析】根据图得弹簧测力计的示数是2.2N；物体上升的高度为5cm;测力计移动的距离是15cm；拉力做的功W=F=2.2Nη=×100%=90.9%。
2．小红和小明用两个滑轮组成一个滑轮组，研究“滑轮组的机械效率与被提升物体重力的关系”。下表是他们记录的部分实验数据。
弹簧测力计钩码重力 G/N 3 6 9 钩码上升高度 h/cm 4 10 6 弹簧测力计示数 移动的距离 F/N s/cm 1.2 2.3 3.4 12 30 18 87% 机械效率 （1）根据数据表格中提供的信息，在图2中画出滑轮组的绕绳方式。 （2）根据实验数据计算，把表格补充完整。
（3）分析数据可知，使用同一个滑轮组，提升的物体重力越大，机械效率_____。 【答案】（2）83.3%；88.2%；（3）越高 【难易】较易【考点】机械效率
【解析】从表格知绳子段数为3段，根据“奇动偶定”知绳子的起端从动滑轮绕起；根据机械效率的公式η=×100%，可求得：η1=83.3%；η2=88.2%。由表格数据可知，使用同一个滑轮组，提升的物体重力越大，机械效率越高。
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3．小陈和小林用两个滑轮，组成“一定一动”滑轮组，做“测滑轮组机械效率”的实验。下表是他们记录的部分实验数据。
弹簧测力计移钩码重力 G/N 3 6 9 钩码上升高度 h/cm 8 10 5 弹簧测力计示数 动的距离 F/N s/cm 1.2 2.2 3.2 24 30 83.3% 90.9% 机械效率 （1）根据数据表格中提供的信息，在图3中画出他们组装的滑轮组。 （2）在第三次试验中，绳子自由端移动的距离为_______cm。
（3）分析实验数据可知：同一个滑轮组，_____________________________。
（4）完成实验后，他们通过进一步分析发现，如果实验器材中没有________，一样可以测出滑轮组的机械效率。此时滑轮组机械效率的导出公式可写为：__________。
【答案】（2）15；（3）提升的物体所受重力越大，滑轮组的机械效率越高；（4）刻度尺，【难易】较易【考点】机械效率
【解析】从表格知绳子段数为3段，根据“奇动偶定”知绳子的起端从动滑轮绕起；因绳子移动的距离s=nh=3分析和比较数据1、2、3可知，对于同于一个滑轮组，提升的物体所受重力越大，滑轮组的机械效率越高。η==，所以没有刻度尺也可以测量出滑轮组的机械效率。
4．用一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组有两种绕线方法。阳阳和明明各选取一种方法做实验。（不计绳重和摩擦）
（1）阳阳采用了如图4甲所示的绕线方法组装滑轮组。他通过滑轮组用2N的拉力F将物体M匀速提升了10cm的距离，若物体M重4.2N，则总功为________J，此滑轮组的机械效率为__________。 （2）明明采用了另一种绕线方法组装滑轮组，即图4乙中的绕线，则用此滑轮组也匀速提升物体M，则拉力F’为______N。 【答案】（1）0.6；70% （2）3
【难易】中等【考点】滑轮组的机械效率
【解析】利用甲图提升重物所做的总功W总=Fs=2N0.6J；此滑轮的机械效率为η=×100%=；在不计绳重与摩擦的情况下，动滑轮的重为：G动=3F-G=3×2N-4.2N=1.8N，则用乙图提升物体时拉力F′==N 5．如图5甲所示，小东同学在“探究动滑轮的特点”时，先测出了动滑轮的重力。然后按图5乙所
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示方式进行组装，在动滑轮下悬挂钩码（质量均为已知）。竖直向上拉住弹簧测力计使钩码静止，读出弹簧测力计的示数，记录在表格中。改变钩码的个数，重复上述步骤。比较弹簧测力计示数与_____的关系，可以证明使用动滑轮有___________特点。小东按5图丙组装滑轮组，继续进行了“测量滑轮组机械效率”的实验，测得的数据如下表所示：
弹簧测力计移钩码重力 G/N 3 钩码上升高度 h/m 0.1 弹簧测力计示数 动的距离 F/N s/m 1.2 0.3 机械效率 （1）求出机械效率=______%。（结果保留一位小数）
（2）保持滑轮组绕线方式不变，增加悬挂钩码的个数，其机械效率将_____（选填“不变”“变大”“变小”）。
【答案】钩码和动滑轮的总重力；省力；（1）83.3（2）变大 【难易】较易【考点】动滑轮及其特点，机械效率测量
【解析】当按照乙图进行测量时，弹簧测力计的示数小于钩码与动滑轮总重力，故使用动滑轮可以省力；
（1）机械效率η=×100%=×100%=83.3%；
（2）如果保持滑轮组绕线方式不变，增加悬挂钩码的个数，其机械效率将增大； 6．小明用如图6所示方法测量滑轮组的机械效率，下表中记录了他测量的部分实验数据和 前两次测量的结果。
弹簧测力计重物质量 m/kg 0.1 0.2 0.3
（1）图6中的弹簧测力计是小明第三次测量时的示数，请你将表格补充完整。（g取10N/kg） （2）根据表格中的数据分析可以得出滑轮组的机械效率与提升重物质量的关系是：__________________________________________________________________。
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钩码上升高度 h/cm 7.0 10.0 8.0 弹簧测力计示数 移动的距离 F/N s/cm 0.6 0.9 21.0 30.0 24.0 55.6% 74.1% 滑轮组机械效率 （3）从以上各次所测得数据中，能否计算出动滑轮所受的重力？为什么？答：___________________________________________________________________。
【答案】（1）1.2；83.3%（2）同一滑轮组，被提升的物体质量越大，滑轮组的机械效率越高；（3）能；根据F=（G物+G动）得，G动=nF-G物=3F-G物． 【难易】中等【考点】测量滑轮组的机械效率
【解析】（1）由图知，测力计的分度值为0.2N，所以其示数为1.2N；第三次的机械效率为：η=×100%=×100%=83.3%（2）由数据知，同一滑轮组，被提升的物体质量越大，滑轮组的机械效率越高； （3）根据F=（G物+G动）得，G动=nF-G物，因为n=3，所以：G动=3F-G物，代入数据便可求出G动． 7．如图7甲所示，是测动滑轮机械效率的示意图。它用弹簧测力计拉动绳子自由端，将质量为200g的钩码从A位置匀速提升到B位置，同时弹簧测力计从图中的A’位置匀速竖直上升到B’位置，在这个过程中，弹簧测力计对绳的拉力为F，弹簧测力计的示数如图7乙所示，请你根据该试验完成下列问题。
（1）拉力F做的功是_________J. （2）该动滑轮的机械效率是________。 【答案】（1）0.32（2）62.5%
【难易】中等【考点】测动滑轮的机械效率
【解析】如图所示，弹簧测力计的分度值是0.2N，数值是1.6N；钩码上升的距离是：h=20cm−10cm=10cm；弹簧测力计移动的距离是s=45cm−25cm=20cm=0.2m，拉力F做的功是：W总=FS=1.6N×0.2m=0.32J；有用功为：W有=Gh=mgh=0.2kg×10N/kg×0.1m=0.2J；机械效率为： 8．小刚同学测滑轮组机械效率时所用的实验装置如图8所示。
（1）表中第_______次实验数据有错误，改正后计算出其机械效率为___________。 （2）根据另一组正确的数据计算出的机械效率为__________；
弹簧测力计移钩码重力 G/N 2 4
（3）实验中拉动弹簧测力计时要注意______________________。
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钩码上升高度 h/m 0.1 0.1 弹簧测力计示数 动的距离 F/N s/m 1.1 2.0 0.2 0.3 机械效率 （4）小刚用弹簧测力计时发现示数有忽大忽小现象，引起这种现象的原因是_____________造成的。为改变这种现象，小刚让弹簧测力计静止下来读数，这样他测得的机械效率将______（选填“变大”、“变小”、“不变”）。
（5）若将此滑轮组换一种绕线方法，不急摩擦力绳重，滑轮组的机械效率________（选填“变大”、“变小”、“不变”）。
【答案】（1）一，60.6%；（2）66.7%；（3）竖直向上匀速拉动，且在拉动的过程中读数；（4）弹簧测力计没有匀速拉动，变大；（5）不变。 【难易】中等【考点】测滑轮组机械效率
【解析】根据二力平衡，要保持匀速拉动弹簧测力计；同时因为动滑轮的实质是省力杠杆，所以拉力的方向应与滑轮直径的方向垂直，才不会改变动力与阻力的关系；通过读图确定s与h的关系，可判断出s的大小记录错误，改正后可利用公式计算机械效率的大小；同样利用机械效率的公式可计算第2次实验的结果；根据两次提升重物的区别，结合机械效率的大小，可得出相应的结论；弹簧测力计静止时，读数变小，根据公式W=Fs可知，总功会变小，在有用功不变的情况下，机械效率就会变大；只要有用功、额外功都不变，机械效率就不会改变。（1）图中滑轮组用3段绳子承担物重，因此，应为0.3m。
（2）机械效率为：；第2次实验的机械效率为：；两次实验条件唯一的不同是提升的重物不同，因此，可总结出：使用同一滑轮组所提升的重物越重，机械效率越高；
（3）根据二力平衡的要求和动滑轮的实质，拉动弹簧测力计时要竖直匀速拉动，才能保证测量准确；（4）因为静止读数时，拉力F变小，所以总功变小，机械效率就会相应地变大；（5）如果仅改变绕绳的方法，额外功不变、有用功不变，则机械效率也不会改变。
9．小京学过”滑轮组的机械效率“后，提出了一个猜想：”使用滑轮组越省力，它的机械效率越高。”小华缺不同意小京的猜想，于是他们利用不同的滑轮组匀速提升同一重物进行实验，并得到如下数据：
钩码重力 G/N 钩码上升高度 弹簧测力计示数 h/cm F/N 弹簧测力计移动的距离 s/cm 2 2 2 0.1 0.1 0.1 0.8 0.6 0.5
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0.3 0.5 0.7 83.3% 57.1% 机械效率 （1）根据s=0.5m这组数据，求出所使用的滑轮组的机械效率约是____________。
（2）分析实验数据，你认为小京的猜想是__________（选填“正确”或“不正确”），因为：___________________________________________________________________。
【答案】（1）66.7%（2）不正确，由表格中第三组数据可知，当拉力越小时，机械效率越低，所以小京的猜想是不正确的．
【难易】中等【考点】测滑轮组机械效率
【解析】S=0.5m时滑轮组的机械效率为：η=×100%=×100%≈66.7%；
（2）由表格中第三组数据可知，当拉力越小时，机械效率越低，所以小京的猜想是不正确的．
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