中考物理实验专题突破针对训练实验19测量滑轮组的机械效率
展开实验十九测量滑轮组的机械效率
◎核心考点：
【提出问题】
对同一滑轮组装置，机械效率是否不变
【猜想与假设】
同一滑轮组的机械效率可能与被提升物体物重有关
【设计与进行实验】
1.实验器材：弹簧测力计、刻度尺、细绳、动滑轮、定滑轮、钩码若干；
2.实验原理：；
3.实验步骤：
①安装好滑轮组，记下钩码和弹簧测力计的位置；
②缓慢匀速拉动弹簧测力计，使钩码G升高，用刻度尺测量钩码上升的高度h和绳端移动的距离s，填入表中；
③算出、、，填入表格中；
④改变钩码数量，重做两次实验，并将测量数据填入表中。
数据记录
次数 | 钩码所受重力G/N | 提升高度h/m | 有用功/J | 拉力F/N | 绳端移动距离s/m | 总功/J | 机械效率 |
1 | 1.5 | 0.4 | 0.6 | 0.7 | 1.2 | 0.84 | 71% |
2 | 3 | 0.4 | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.44 | 83% |
3 | 4.5 | 0.4 | 1.8 | 1.8 | 1.2 | 2.04 | 88% |
【分析和论证】
由1、2、3次实验可知，提升的钩码重力增加时，有用功增加，额外功基本不变（克服摩擦力及动滑轮重力做的功基本不变），由可知，机械效率会增大。
【实验结论】
同一滑轮组的机械效率与被提升的物重有关，物重越大，机械效率越高。
【实验方法】
控制变量法的应用
①探究滑轮组的机械效率与所吊的重物重力之间的关系（控制绕线方式相同，改变滑轮组所吊钩码的数量）；
②探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力大小的关系（控制滑轮组所吊钩码的数量相同，改变动滑轮数量或换重力不同的动滑轮）；
③滑轮组的机械效率与物体被提升的高度的关系（控制同一滑轮组的绕线方式相同，所提钩码重力相同，改变钩码上升的高度）。
【交流与讨论】
（1）测量拉力大小的原理：用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉动绳子目的（减小摩擦引起的误差），此时拉力大小等于弹簧测力计的示数；
（2）承担重物绳子段数的判断：与动滑轮连接的段数即为承担重物绳子的段数；
（3）滑轮组机械效率的影响因素：物体的重力、动滑轮重力、绳子与滑轮之间的摩擦力。与绳子的绕法、绳子段数无关；
（4）提高机械效率的方法
增加物重、减小动滑轮重力、减小机械间的摩擦。
（5）弹簧测力计静止时读数的分析：所测拉力偏小，机械效率偏高，说明滑轮组的机械效率与物体的运动状态有关。
（6）动滑轮重力、物重相同时所测机械效率不同的可能原因：绳子与滑轮或滑轮与轴之间的摩擦不同。
◎针对训练
某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
实验 次数 | 钩码重量G（N） | 钩码上升高度h（m） | 绳端拉力F（N） | 绳端移动距离s（m） | 机械效率η |
1 | 4 | 0.1 | 2.7 | 0.2 | 0.74 |
2 | 4 | 0.1 | 1.8 | 0.3 | 0.74 |
3 | 8 | 0.1 | 3.1 | 0.3 | 0.86 |
4 | 8 | 0.1 | 2.5 | 0.4 |
|
（1）除了如图所示器材和弹簧测力计外，实验中还需要的器材是。
（2）实验中应沿竖直方向 缓慢拉动弹簧测力计。
（3）小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法 （选填“正确”或“不正确”），因为他没有考虑到 对滑轮组机械效率的影响。如果让弹簧测力计静止读数，则测得的机械效率比实际值要（填“偏大”或“不变”或“偏小”）。
（4）根据表中第4次实验数据是用图做的实验，机械效率是 。
（5）第3次实验时，滑轮组的有用功为J，总功为J。
（6）通过比较 两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。（填实验次数的序号）
（7）通过比较 两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组机械效率与绳子段数无关。比较 两次实验数据得出，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越。（填实验次数的序号）
（8）若不计绳重及摩擦阻力，在第1、2次实验中，动滑轮重力是N。
答案：刻度尺；
（2）匀速；
（3）不正确；摩擦力；偏大；
（4）丁；80%；
（5）0.8；0.93；
（6）乙；丙；
（7）甲、乙；丙、丁；低；
（8）1.4；
