實驗15 測量滑輪組的機(jī)械效率（原卷版）

實驗15測量滑輪組的機(jī)械效率基礎(chǔ)考點梳理1.實驗?zāi)康?、原理、方法?）實驗?zāi)康模禾骄坑绊懹绊懟喗M機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)。（2）實驗原理：。（3）實驗方法：控制變量法。2.實驗器材：鉤碼、滑輪組、鐵架臺、細(xì)線、彈簧測力計、刻度尺。（1）鉤碼：提供物體重力。（2）刻度尺：測量物體移動的距離。（3）鐵架臺：安裝滑輪組。（4）細(xì)線：連接實驗。（5）彈簧測力計：測量拉力大小。（6）滑輪組：實驗對象。3.實驗步驟及圖像步驟①如圖組裝滑輪組。步驟②將鉤碼掛在滑輪組下方，記錄下所掛鉤碼的重力，用彈簧測力計豎直拉住繩子自由端，記錄彈簧測力計的示數(shù)。步驟③將刻度尺放在如圖所示的位置，分別記錄下鉤碼和繩子自由端的起始位置。步驟④用彈簧測力計勻速拉動繩子自由端，使物體勻速上升一段距離，記錄彈簧測力計的讀數(shù)，并記錄物體上升后所達(dá)到的末位置以及繩子自由端上升到的末位置。步驟=5\*GB3⑤根據(jù)測量數(shù)據(jù)，分別計算出鉤碼上升的距離ｈ和繩子自由端移動的距離ｓ，然后根據(jù)Ｗ有用＝Ｇｈ和Ｗ總＝Ｆｓ計算出有用功和總功，按計算該滑輪組的機(jī)械效率。步驟⑥改變所掛鉤碼的重力，重復(fù)以上實驗步驟。步驟⑦鉤碼重力不變，改變動滑輪個數(shù)重復(fù)上述實驗步驟。步驟⑧整理實驗器材。4.實驗結(jié)論及應(yīng)用（1）滑輪組機(jī)械效率與物體重力和動滑輪的個數(shù)有關(guān)。（2）同一滑輪組，提起的物重越重，滑輪組的機(jī)械效率越高。（3）不同的滑輪組機(jī)械效率不同，且在物重相同時，動滑輪越重，滑輪組的機(jī)械效率越低。5.實驗補(bǔ)充（1）定滑輪和動滑輪組合在一起的裝置叫做滑輪組;使用滑輪組既可以省力，又可以改變力的方向，但要費(fèi)距離。（2）使用滑輪組時，滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即動力F=G物+G動n若忽略滑輪重，則有（3）用滑輪組提升物體時，雖然省了力，但是費(fèi)了距離，滑輪組有幾段繩子吊著物體，繩子自由端移動的距離就是重物升高距離的幾倍；設(shè)物體升高的距離為h，則繩子自由端移動的距離為s=nh（n表示承擔(dān)物重的繩子的段數(shù)）。（4）使用滑輪組時（忽略摩擦阻力）：滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即動力F=G物+G動n；若忽略滑輪重，則有其中：F拉—拉力，G動—動滑輪的重力，G物—被提升物體的重力，n—吊住動滑輪繩子的段數(shù)。（5）使用動滑輪時，條件不同，拉力的計算方法也不同①物體在豎直方向上運(yùn)動時：當(dāng)動滑輪重、繩重和滑輪與繩之間的摩擦不計的情況下，拉力等于物體重力的n分之一；當(dāng)繩重和滑輪與繩之間的摩擦不計的情況下，拉力等于物體和動滑輪重力之和的n分之一；實際情況下，動滑輪重、繩重和滑輪與繩之間的摩擦都無法忽略不計，那么拉力等于物體重力除以n和機(jī)械效率的乘積。②物體在水平面上運(yùn)動時：當(dāng)動滑輪重、繩重和滑輪與繩之間的摩擦不計的情況下，拉力等于物體所受摩擦力的n分之一；當(dāng)繩重和滑輪與繩之間的摩擦不計的情況下，拉力等于物體所受摩擦力的n分之一；實際情況下，動滑輪重、繩重和滑輪與繩之間的摩擦都無法忽略不計，那么拉力等于物體所受摩擦力除以n和機(jī)械效率的乘積．（注：n為滑輪的股數(shù)）。6.常考實驗問題（1）實驗中應(yīng)沿豎直方向勻速拉動彈簧測力計。（2）通過實驗數(shù)據(jù)可得出：使用同一滑輪組提升相同重物，滑輪組的機(jī)械效率與重物上升高度無關(guān)。（3）通過實驗數(shù)據(jù)可得出：同一滑輪組提升的物體越重，滑輪組機(jī)械效率越高。（4）通過實驗數(shù)據(jù)可得出：不同滑輪組提升相同重物，動滑輪越重機(jī)械效率越小。（5）通過該實驗我們可以得知：增大物重或減少動滑輪的重力可以提高滑輪組的機(jī)械效率。（6）實驗中改變鉤碼的數(shù)量，改變動滑輪的個數(shù)進(jìn)行多次實驗的目的是什么？答：改變鉤碼個數(shù)、改變動滑輪的個數(shù)從而獲得多組數(shù)據(jù)，這樣可以避免一組數(shù)據(jù)的偶然性，更能得出普遍性規(guī)律。（7）同一滑輪組：繞線方法和重物提升高度不影響滑輪機(jī)械效率。精選真題匯編1．（2023?湘潭）用圖所示裝置測量滑輪組的機(jī)械效率，部分實驗數(shù)據(jù)如下表：實驗次數(shù)鉤碼重力G/N鉤碼上升高度h/cm拉力F/N繩子自由端移動距離s/cm機(jī)械效率η12.051.01566.7%24.051.81574.1%34.0101.83074.1%46.052.515（1）實驗過程中，緩慢豎直拉動彈簧測力計，使鉤碼向上做運(yùn)動。第1次實驗時，鉤碼上升的時間為3s，此過程中，繩子自由端上升的速度為m/s。（2）第4次實驗時所做的有用功為J，滑輪組的機(jī)械效率是%。（3）分析1、2、4次實驗的數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升重物時，重物重力越（選填“大”或“小”），滑輪組的機(jī)械效率越高；分析2、3次實驗的數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機(jī)械效率與鉤碼上升的高度（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）。（4）用滑輪組提升重物時，下列選項中也可提高機(jī)械效率的是。A．換用更輕的動滑輪B．加快提升物體的速度2．（2023?懷化）提高機(jī)械效率能夠充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的作用，一組同學(xué)在“測量滑輪組的機(jī)械效率”實驗中，實驗測得的數(shù)據(jù)如表所示。次數(shù)物體的重力G/N提升的高度h/m拉力F/N繩端移動的距離s/m機(jī)械效率η120.110.366.7%230.11.40.371.4%340.11.80.3440.21.80.674.1%（1）實驗中應(yīng)盡量豎直向上（選填“勻速”或“加速”）拉動彈簧測力計。（2）計算出第3組實驗的有用功J，機(jī)械效率是（結(jié)果精確到0.1%）。（3）分析比較第1、2、3次實驗數(shù)據(jù)可以判定，使用同一個滑輪組提升物體時，被提升的物體越重，滑輪組的機(jī)械效率（選填“越高”或“越低”或“不變”）；分析比較第3、4次實驗數(shù)據(jù)可得，機(jī)械效率與物體上升的高度（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）。3．（2021?遂寧）涪江六橋建筑工地上矗立的塔吊，是用電動機(jī)來帶動滑輪組提升重物的設(shè)備。如何提高滑輪組機(jī)械效率，節(jié)約電能呢？為此同學(xué)們進(jìn)行了“影響滑輪組機(jī)械效率因素”的實驗探究，用到的裝置如圖，實驗數(shù)據(jù)記錄如下表所示：實驗次數(shù)鉤碼重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η120.11.20.355.6%220.21.20.655.6%340.11.90.370.2%440.11.30.561.5%（1）實驗中應(yīng)沿豎直方向拉動彈簧測力計。（2）分析表中數(shù)據(jù)可知：第4次實驗是用圖所示裝置來完成的。（3）通過比較1、2兩次實驗數(shù)據(jù)可得出：使用同一滑輪組提升相同重物，滑輪組的機(jī)械效率與重物上升高度無關(guān)。（4）通過比較兩次實驗數(shù)據(jù)可得出：同一滑輪組提升的物體越重，滑輪組機(jī)械效率越高（填實驗次數(shù)的序號）。（5）通過比較3、4兩次實驗數(shù)據(jù)可得出：不同滑輪組提升相同重物，動滑輪越重機(jī)械效率越小。（6）為提高滑輪組機(jī)械效率節(jié)約電能，根據(jù)以上結(jié)論和生活經(jīng)驗，你建議可采取的措施有（多選）。A.減輕動滑輪重B.增加所提物體重C.機(jī)械加潤滑油D.增加重物上升高度4．（2022?襄陽）某同學(xué)用如圖所示的實驗裝置測量滑輪組的機(jī)械效率，相關(guān)數(shù)據(jù)記錄在下表中。實驗次數(shù)鉤碼重G/N鉤碼上升高度h/cm拉力F/N繩端移動距離s/cm機(jī)械效率η11.0100.63055.6%22.0101.03034.0101.63083.3%（1）實驗中，使用滑輪組提升重物時，應(yīng)豎直向上拉動彈簧測力計；（2）第二次實驗中，滑輪組的機(jī)械效率為；（3）分析1、2、3次實驗數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升重物時，重物越（選填“重”或“輕”），滑輪組的機(jī)械效率越高；（4）小琪同學(xué)在僅改變提升物體速度的情況下，又做了上述第三次實驗，結(jié)果會發(fā)現(xiàn)滑輪組的機(jī)械效率（選填“變大”“變小”或“不變”）。5．（2022?南通）用圖甲滑輪組做“探究動滑輪的重對滑輪組機(jī)械效率的影響”實驗。實驗中把不同的磁鐵吸附在動滑輪邊框上以改變滑輪的重，每次實驗都勻速拉動繩端使物體上升10cm。不計繩重，實驗數(shù)據(jù)如表。次數(shù)G物/NG動/NF/Nη/%16.00.32.290.926.01.0▲▲36.01.92.969.046.03.23.458.8（1）每次實驗繩端移動距離為cm；（2）第2次實驗中拉力F的示數(shù)如圖乙，讀數(shù)為N，第2次實驗滑輪組的機(jī)械效率為%。分析數(shù)據(jù)可知：在物重不變的情況下，動滑輪越重滑輪組的機(jī)械效率越；（3）實驗中若僅增大繩端移動的距離，則滑輪組的機(jī)械效率將；（4）本實驗中，在物重不變的情況下，動滑輪變重時，由摩擦引起的額外功占總額外功的比例（選填“變大”“變小”或“不變”）。6．（2020?大慶）小紅在測量滑輪組機(jī)械效率的實驗中，用圖的裝置勻速豎直向上提升重物，并記錄了部分實驗數(shù)據(jù)如表：鉤碼總重G/N鉤碼上升高度h/m測力計拉力F/N測力計拉繩端移動距離s/m30.10.3（1）上表中測力計拉力的示數(shù)如圖17所示，則此時拉力的測量值為N。（2）此次實驗中滑輪組的機(jī)械效率為。7．（2023?棗莊）提高機(jī)械效率可以充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的作用，對節(jié)能減排、提高經(jīng)濟(jì)效益有重要的意義。某科技創(chuàng)新小組根據(jù)生活經(jīng)驗和客觀事實，對影響滑輪組機(jī)械效率的因素作出如下猜想：猜想Ⅰ：滑輪組的機(jī)械效率與物體被提升的高度有關(guān)猜想Ⅱ：滑輪組的機(jī)械效率與動滑輪的重力有關(guān)猜想Ⅲ：滑輪組的機(jī)械效率與所提物體的重力有關(guān)根據(jù)猜想，運(yùn)用如圖甲、乙、丙所示的裝置進(jìn)行了實驗探究，測得的實驗數(shù)據(jù)如下表所示。實驗次數(shù)鉤碼的重力G/N鉤碼上升高度h/m繩端拉力F/N繩端移動的距離s/m機(jī)械效率η120.10.900.374.1%240.11.500.388.9%340.11.250.4440.21.500.688.9%（1）實驗時應(yīng)沿豎直方向緩慢向上拉動彈簧測力計；（2）分析表中數(shù)據(jù)可知：第3次實驗是利用了圖的裝置完成的，它的機(jī)械效率η＝；（3）比較2、4兩次實驗數(shù)據(jù)，可驗證猜想I是（選填“正確”或“錯誤”）的；（4）通過比較（填實驗序號）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；（5）通過比較2、3兩次實驗數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：不同滑輪組提升相同重物時，動滑輪越重，滑輪組的機(jī)械效率。8．（2023?綏化）如圖所示，在“測量滑輪組機(jī)械效率”的實驗中，利用圖2甲、乙、丙三個實驗裝置進(jìn)行實驗，測得的實驗數(shù)據(jù)如表。（鉤碼規(guī)格相同、動滑輪個數(shù)越多重力越大）實驗次數(shù)鉤碼重力G/N提升高度h/m繩端拉力F/N繩端移動距離s/m機(jī)械效率η140.10.3280.13.20.383.3%380.12.00.580.0%（1）在實驗中，應(yīng)沿豎直方向拉動彈簧測力計。（2）第一次實驗中，如圖1所示，彈簧測力計的示數(shù)是N，機(jī)械效率是（精確到0.1%）。（3）由1、2兩次實驗數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：。（4）由兩次實驗數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：使用不同滑輪組提升相同重物，動滑輪越重，機(jī)械效率越低。（5）在第三次實驗操作的基礎(chǔ)上，如圖2丁所示改變繩端拉力方向，測得的滑輪組機(jī)械效率將。（選填“偏高”、“偏低”或“不變”）9．（2022?銅仁市）課后延時服務(wù)社團(tuán)活動中，“勇創(chuàng)”興趣小組計劃探究“影響滑輪組機(jī)械效率的因素”的實踐活動，提出如下科學(xué)猜想：猜想一：滑輪組機(jī)械效率可能與被提升物體的重力大小有關(guān)；猜想二：滑輪組機(jī)械效率可能與被提升物體的高度有關(guān)?，F(xiàn)有實驗器材支架、細(xì)繩、輕質(zhì)滑輪2個、彈簧測力計（量程合適）、規(guī)格2N的鉤碼多個，實驗裝置如圖所示。請你協(xié)助“勇創(chuàng)”興趣小組完成實驗。（1）除上述實驗器材，完成該實驗還需要的測量工具是。（2）實驗數(shù)據(jù)記錄如下表：次數(shù)物體重力（N）物體上升的高度（cm）彈簧測力計的示數(shù)（N）繩子自由端移動的距離（cm）機(jī)械效率12101.03066.7%24101.730…36102.43083.3%①根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，第二次實驗時滑輪組的機(jī)械效率為；②分析實驗數(shù)據(jù)可得出結(jié)論同一滑輪組，物體提升相同高度，，機(jī)械效率越高；③若要驗證猜想二，你的關(guān)鍵操作是。10．（2022?呼和浩特）在學(xué)習(xí)機(jī)械效率概念后，小娟和小玉同學(xué)探討：在不計繩重和摩擦，同一滑輪組勻速提升不同貨物，提升相同高度，動滑輪重力不變，額外功不變的條件下，機(jī)械效率是否變化的問題。小娟認(rèn)為：“物重增加，有用功增加，總功也增加，所以機(jī)械效率可能變也可能不變”；小玉認(rèn)為：“物重增加，有用功增加，總功也增加，那么額外功在總功中所占比例減小，則機(jī)械效率一定增加?！眰z人爭執(zhí)不下，決定實驗驗證。下表是他們利用一個滑輪組實驗時，收集到的有關(guān)數(shù)據(jù)：動滑輪重G動/N物重G/N物體上升距離h/m拉力F/N拉力作用點移動距離s/m滑輪組機(jī)械效率η10.510.10.50.366.7%20.52.50.11.00.381.5%30.540.11.50.3（1）請分析表中數(shù)據(jù)，在圖中畫出此實驗中滑輪組繞繩方法；（2）表中第3次實驗時，滑輪組的機(jī)械效率為；（3）實驗驗證，（選填“小娟”或“小玉”）的說法是正確的。11．（2020?岳陽）“測滑輪組的機(jī)械效率”的實驗數(shù)據(jù)如表：實驗次數(shù)物重G（N）物體上升高度h（m）拉力F（N）繩子自由端移動距離s（m）機(jī)械效率140.12.00.366.7%250.10.369.4%360.12.60.3（1）實驗時，應(yīng)沿豎直向上的方向拉動彈簧測力計。（2）第2次實驗中彈簧測力計的示數(shù)如圖所示為N。（3）第3次實驗滑輪組的機(jī)械效率是。（保留一位小數(shù)）（4）如果用這個滑輪組提升7N的重物，則它的機(jī)械效率可能是（選填序號）。A.60%B.70%C.80%12．（2020?長沙）某實驗小組用下圖的實驗裝置測量滑輪組的機(jī)械效率，部分實驗數(shù)據(jù)如表所示。（1）實驗中應(yīng)盡量豎直向上拉動彈簧測力計；（2）第一次實驗中測得滑輪組的機(jī)械效率為%；（3）分析以上數(shù)據(jù)可知，使用同一個滑輪組提升重物時，被提升物體的重力越，滑輪組的機(jī)械效率越高。實驗次數(shù)/物理量1234鉤碼重G物/N0.51.01.52.0鉤碼上升高度h/m0.10.10.10.1繩端拉力F/N0.30.50.70.9繩端移動距離s/m0.30.30.30.3機(jī)械效率η67%71%74%13．（2020?天津）在探究影響滑輪組機(jī)械效率的因素時，小明提出了如下猜想：猜想一：滑輪組機(jī)械效率與被提升物體所受的重力有關(guān)猜想二：滑輪組機(jī)械效率與動滑輪所受的重力有關(guān)為了驗證猜想，準(zhǔn)備的器材如下：兩個相同的滑輪、一根細(xì)繩、鉤碼若干、刻度尺和彈簧測力計。小明把兩個滑輪分別作為定滑輪和動滑輪組裝成滑輪組，用該滑輪組提升不同數(shù)量的鉤碼進(jìn)行了三次實驗，數(shù)據(jù)如表所示：實驗次數(shù)鉤碼所受的重力G/Ν提升高度h/m拉力F/Ν繩端移動的距離s/m機(jī)械效率η12.00.11.00.366.7%24.00.11.80.374.1%36.00.12.50.3請你解答如下問題：（1）表中第3次實驗時滑輪組的機(jī)械效率為；根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖中畫出該滑輪組的繞線方式；（2）分析表中數(shù)據(jù)可知：用同一滑輪組提升不同的物體，物體越重，滑輪組的機(jī)械效率（選填“越高”“越低”或“不變”）；（3）為了驗證猜想二，還需增加的實驗器材是。14．（2020?湘潭）測量如圖所示滑輪組的機(jī)械效率，部分實驗數(shù)據(jù)如下表。實驗次數(shù)鉤碼重力G/N鉤碼上升高度h/cm拉力F/N繩端移動距離s/cm機(jī)械效率η11.051555.6%21.550.81532.051.01566.7%42.0101.03066.7%（1）實驗過程中，應(yīng)緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼豎直向上做運(yùn)動。第1次實驗時，彈簧測力計示數(shù)如圖所示，為N。（2）第2次實驗時所做的有用功為J，滑輪組的機(jī)械效率是。（3）分析1、2、3次實驗的數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升重物時，重物重力越（選填“大”或“小”），滑輪組的機(jī)械效率越