12.4　機械效率 第2課時 測量滑輪組的機械效率課件 2024~2025學(xué)年人教版（2024）八年級下冊物理

第十二章

簡單機械第4節(jié)機械效率第2課時

測量滑輪組的機械效率基礎(chǔ)過關(guān)全練重點實驗

測量滑輪組的機械效率1.(新獨家原創(chuàng))小佘同學(xué)所在的實驗小組采用如圖所示的實

驗裝置測量滑輪組的機械效率?！精@取證據(jù)】(1)除了圖中的實驗器材外還需要用到的測量工具是

;實驗中應(yīng)

緩慢拉動彈簧測力計。(2)實驗小組進行了3次實驗,數(shù)據(jù)如表所示(不計繩重)?？潭瘸哓Q直向上勻速實驗次數(shù)123鉤碼的重力G/N246鉤碼上升的高度h/cm555拉力F/N11.82.4繩子自由端移動的距離s/cm151515機械效率η66.7%74.1%

【解釋證據(jù)】(3)第3次實驗中,滑輪組的機械效率是

(結(jié)果保留

到0.1%)。(4)比較3次實驗,可以得出結(jié)論:同一滑輪組,提升的物體越

重,滑輪組的機械效率越

(選填“高”或“低”)。83.3%高【交流反思】(5)同學(xué)們發(fā)現(xiàn)測量過程中彈簧測力計示數(shù)不穩(wěn)定,認為應(yīng)該靜止讀數(shù)。你認為這種做法

(選填“正確”或

“不正確”),理由是

。(6)若用該滑輪組提升重8N的鉤碼,則其機械效率最接近于

。A.58.4%

B.78.6%

C.81.3%

D.87.0%不正確沒有考慮摩擦對滑輪組機械效率的影響,會導(dǎo)致測力計示數(shù)偏小D解析(1)實驗中還需測量鉤碼和繩子自由端移動的距離,因

此還需要用到的測量工具是刻度尺;實驗中為了保證彈簧測

力計的示數(shù)穩(wěn)定,且示數(shù)大小與繩子拉力的大小相等,應(yīng)該沿

豎直向上的方向勻速緩慢拉動彈簧測力計。(3)第3次實驗中,有用功為W有3=G3h3=6N×0.05m=0.3J,總功為W總3=F3s3=2.4N×0.15m=0.36J,則滑輪組的機械效率為η3=

=

≈83.3%。(4)分析3組實驗數(shù)據(jù)可知,使用同一滑輪組,提升物體的重力越大,滑輪組的機械效率越高。(5)若在彈簧測力計靜止時讀數(shù),會因沒有考慮到摩擦對滑輪組機械效率的影響而使得測出的拉力偏小,因此這種做法是錯誤的。(6)由(4)中所得結(jié)論可知,使用同一滑輪組提升重物時,重物的重力越大,滑輪組的機械效率越大,所以若用該滑輪組提升重8N的鉤碼,提升鉤碼的重力比第3次實驗的大,則滑輪組的機械效率應(yīng)比第3次的機械效率大,所以D選項符合題意。能力提升全練2.(新中考·分析論證)(2023江蘇南通崇川期末,23,★★☆)物

理學(xué)中把機械對重物施加的力與人對機械施加的力的比值

叫作機械效益(用“MA”表示),根據(jù)機械效益可以比較省力

程度。那么,滑輪組的機械效益與哪些因素有關(guān)呢?小明提

出三個猜想:猜想一:與物體重力大小有關(guān);猜想二:與吊起動滑輪的繩子股數(shù)有關(guān);猜想三:與動滑輪重力大小有關(guān)。小明組裝了如圖甲、乙、丙所示的滑輪組,其中圖甲、乙中

每個滑輪的質(zhì)量為m1,圖丙中每個滑輪的質(zhì)量為m2,m1=2m2,利

用這三個滑輪組進行實驗,測得5組數(shù)據(jù),再將圖丙的滑輪先

后更換兩次,測得2組數(shù)據(jù)。不計繩重和摩擦,實驗數(shù)據(jù)如表。序號物重G/N吊起動滑輪的繩子股數(shù)n拉力F/N機械效益MA1624.01.52825.01.631026.01.74833.32.45842.53.26843.02.77843.52.3(1)分析1、2、3三組數(shù)據(jù)可知,其他條件相同時,

越大,滑輪組的機械效益越大,其省的力

(選填

“越多”“越少”或“不變”)。(2)分析數(shù)據(jù)可知,當其他條件相同時,機械效益與吊起動滑

輪的繩子股數(shù)n的定量關(guān)系是

。(3)

三次實驗是為了探究機械效益MA與動滑輪重的關(guān)系。物重越多MA=0.8n5、6、7(4)用表格中第7次實驗的滑輪組,勻速提升重10N的物體,則

該滑輪組的機械效益為

,機械效率為

。(5)同一滑輪組的機械效益增大時,其機械效率

(選填“變小”“不變”或“變大”),機械效率與機械效益

的比值

(選填“變小”“不變”或“變大”)。2.562.5%變大不變解析(1)分析1、2、3三組數(shù)據(jù)可知,其他條件相同時,物重

越大,滑輪組的機械效益越大,計算物重與拉力的差可知其省

的力越多;(2)分析2、4、5三次數(shù)據(jù)可知,當其他條件相同時,

機械效益與吊起動滑輪繩子股數(shù)的定量關(guān)系是MA=0.8n;(3)

根據(jù)控制變量法可知探究機械效益MA與動滑輪重的關(guān)系時,

需改變動滑輪的重力,控制其他條件相同,由題意可知5、6、7三次實驗是為了探究機械效益與動滑輪重的關(guān)系;(4)第7次

實驗中動滑輪的重力G動=nF-G=4×3.5N-8N=6N,勻速提升重10N的物體,拉力F

'=

(G'+G動)=

×(10N+6N)=4N,則該滑輪組的機械效益為MA=

=

=2.5,機械效率為η=

=

=

=

=62.5%;(5)由題意可知同一滑輪組的機械效益MA=

=

=n×

,同一滑輪組的機械效率η=

=

=

=

=

,同一滑輪組中繩子的股數(shù)是一個定值,所以同一滑輪組的機械效益增大時,其機械效率變大;機械效率與機械效益的比值

=

=

,所以機械效率與機械效益的比值不變。素養(yǎng)探究全練3.(2024廣東汕頭期末)圖甲是某居民樓前的無障礙通道,一

位中年人正用輪椅推著他的母親緩緩上行。為估測中年人

推輪椅時所用力的大小,小明進行了實驗測量。如圖乙,他制

作了與無障礙通道坡度相同的斜面,確定了斜面底部的A點

以及與其相距1m的B點。(1)選用車輪材料與輪椅車輪材料相同的小車作為研究對象,

進行實驗操作:①測出小車重為2.0N。②將彈簧測力計與斜面平行放置,沿斜面方向勻速直線拉動小車,彈簧測力計的示數(shù)如圖乙所示。③將小車從A點拉到B點的過程中,拉力所做的功為

J;此時,該斜面的機械效率為

;結(jié)論:斜面可以省

(選填“力”“距離”或“功”)。(2)在小車上逐漸添加重物,重復(fù)上述實驗,計算出小車從A點

到B點過程中的總功W1、有用功W2,并根據(jù)數(shù)據(jù)畫出W1和W2

與小車總重G的關(guān)系圖像,如圖丙中圖線a和b所示。①由圖像可知:用該通道斜面提升物體的機械效率與物重

(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。0.360%力無關(guān)②圖甲中的無障礙通道上坡的機械效率與圖乙中斜面的相

同。若母親的質(zhì)量為55kg,所坐的輪椅質(zhì)量為15kg,則中年

人用沿著通道斜面方向的力F

'推輪椅勻速上坡時,這位母親

的動能

(選填“增大”“不變”或“減小”),力F

'的大小為

N。(g=10N/kg)不變105解析(1)刻度尺的分度值為1mm,則B點所處的高度為h=9.00cm=0.09m;由圖乙可知,彈簧測力計的分度值是0.02N,示

數(shù)為F=0.3N;將小車從A點拉到B點的過程中,s=1m,則拉力

做的總功為W總=Fs=0.3N×1m=0.3J。利用斜面將小車從水

平地面提升到B點時所做的有用功為W有用=Gh=2.0N×0.09m=0.18J,該斜面的機械效率為η=

=

=60%。小車重為2.0N,拉力為0.3N,故拉力小于重力,則使用斜面可以省力,但

是費距離,任何機械都不能省功。(2)①由圖像可得,當小車的總重G增大到5N時,將小車從A點拉到B點所做的總功W1=

0.75J,有用功W2=0.45J,此時的機械效率為η'=

=

=60%;因為η'=η,所以由圖像可知:用該通道斜面提升物體時的

機械效率與物重?zé)o關(guān)。②中年人用沿著通道斜面方向的力

推輪椅勻速上坡時,這位母親的速度和質(zhì)量不變,故具有的動

能不變。這位母親和所坐輪椅的總重力為G總=m總g=(55kg+

15