機(jī)械效率影響因素.doc

機(jī)械效率影響因素 簡單機(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:(1) 有用功:機(jī)械對(duì)物體做的功,是目的.(2) 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.(3) 總功:人(動(dòng)力)對(duì)機(jī)械做的功.最常見的簡單機(jī)械有三種:滑輪組、杠桿和斜面。下面就這三種簡單機(jī)械模型來討論一下簡單機(jī)械的機(jī)械效率影響因素。1、 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。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=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)用如圖所示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)n。看與動(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)、和的空格處的數(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。(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）2.2N 30 （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)行比較，其不合理之處是_；結(jié)合彈簧測力計(jì)放大圖，可知小強(qiáng)的錯(cuò)誤是_。 (3）在該次實(shí)驗(yàn)中，所測滑輪組的機(jī)械效率應(yīng)該為_。(4)實(shí)驗(yàn)中，若僅增加鉤碼的重，則滑輪組的機(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)裝置如圖所示，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。若不計(jì)摩擦，比較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)；比較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74%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。總功就是人施加的力所做功的多少。（1）若不計(jì)杠桿自重，則杠桿不做額外功，機(jī)械效率=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，則機(jī)械效率（2）考慮杠桿本身的重力，則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，則有；重物移動(dòng)的距離則可以根據(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如圖所示是小明測量杠桿機(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GN物體上升的高度hcm彈簧測力計(jì)的示數(shù)FN彈簧測力計(jì)移動(dòng)的豎直距離Scm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。30(2)為提高本實(shí)驗(yàn)中杠桿的機(jī)械效率，請(qǐng)?zhí)釛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用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量杠桿的機(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，測力計(jì)移動(dòng)距離s為0.3m，則杠桿的機(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測力計(jì)移動(dòng)距離s/m機(jī)械效率/%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)簡要說明兩條理由：_；_。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；兩次實(shí)驗(yàn)時(shí)鉤碼沒有掛在同一位置僅根據(jù)一次對(duì)比實(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。（1）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。（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想：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。斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度有關(guān)；斜面的機(jī)械效率與斜面的粗糙程度有關(guān)；斜面的機(jī)械效率與斜面的長度有關(guān)；斜面的機(jī)械效率與物體的重力有關(guān)。給你如圖所示的裝置，請(qǐng)你選擇上述猜想中的一項(xiàng)，并解答下列問題：（1）你選擇的猜想是_（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。（2）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：_；_；_答案：（1）任選其中一個(gè)均可；（2）（3）見下表7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)的部分?jǐn)?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100.36.71453最陡100.58.4160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。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_。若要探究斜面機(jī)械效率跟斜面的粗糙程度的關(guān)系，應(yīng)保持_不變。（3）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則斜面的機(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)械效率高低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，如圖所示。多次改變斜面傾斜程度，部分實(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)回答下列問題：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。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_。（3）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，彈簧測力計(jì)，棉布，毛巾，刻度尺，細(xì)線。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。（1）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）測拉力時(shí)，要在木塊_時(shí)讀數(shù)。（3）測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表一。（表一）實(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1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%第4次實(shí)驗(yàn)測得的機(jī)械效率=_。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。根據(jù)第1、2、3三次實(shí)驗(yàn)的信息，可得出的結(jié)論是：_?！窘馕觥浚?）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）只有木塊做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的示數(shù)才更準(zhǔn)確；（3）第4次實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率=50