专题15 测定滑轮组的机械效率-2019年中考物理必考22个实验考学练(解析版)

实验十五、测定滑轮组的机械效率实验

【实验目的】：

会测量滑轮组的机械效率。

【实验原理】：

【待测数据】：

物重G、拉力F、重物上升的距离h、弹簧测力计移动的距离S

【实验器材】：

钩码、滑轮组、铁架台、细线、弹簧测力计、刻度尺。

【实验步骤】：

①用所给器材组装如图１所示滑轮组。

②将钩码挂在滑轮组下方，记录下所挂钩码的重力，用弹簧测力计竖直拉住绳子自由端。

③将刻度尺放在如图所示的位置，分别记录下钩码和绳子自由端的起始位置。

④用弹簧测力计匀速拉动绳子自由端，使物体匀速上升一段距离，记录弹簧测力计的读数，并记录物体上升后所达到的末位置以及绳子自由端上升到的末位置。

⑤根据测量数据，分别计算出钩码上升的距离ｈ和绳子自由端移动的距离ｓ，然后根据Ｗ有用＝Ｇｈ和Ｗ总＝

Ｆｓ计算出有用功和总功，按η计算该滑轮组的机械销率。

⑥改变所挂钩码的重力，重复以上实验步骤。

⑦钩码重力不变，改变动滑轮个数重复上述实验步骤。

【实验结论】：

①滑轮组机械效率与物体重力和动滑轮的个数有关；

②同一滑轮组，提起的物重越重，滑轮组的机械效率越高；

③不同的滑轮组机械效率不同，且在物重相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低【考点方向】：

1、步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。

2、结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：

A动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。

B提升重物越重，做的有用功相对就多。

C 摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。

3、同一滑轮组：绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。

4、测量机械效率时为什么不能使弹簧测力计静止？机械效率会怎样？

答：当弹簧测力计静止时，绳子和滑轮之间没有摩擦力，拉力示数会变小，用

功在总功中占的比例增大，滑轮组的机械效率偏大。

【经典例题】：

例题：（2018•钦州）下面是小明和小红的“测量滑轮组的机械效率”实验报告，

实验名称：测量滑轮组的机械效率

实验步骤：

（1）观察弹簧测力计的量程、零刻度线和。

（2）如图1所示，测量物体G所受的重力为。

（3）如图2所示，实验过程中，拉动弹簧测力计并读出拉力F的数值，用测出的物体G上升的高度h 和弹簧测力计移动的距离s，将数据填入表格。根据表格中的数据，可以知道他们选用的滑轮组是（选填甲”或“乙”）

（4）仅改变重物G上升的高度，重复上面的实验，记录并计算实验数据实验记录：

实验次

数物体重量

G/N

物体上升高

度h/cm

拉力F/N 弹簧测力计移机

动的距离s/cm

机械效率

η

1 5.00 1.80 15.00 85.2%

2 8.00 1.77 24.00 86.6%

3 10.00 1.75 30.00 87.6%

实验结论：滑轮组的机械效率与所提升物体的高度有关。

实验讨论与交流

①小明和小红的实验结论：（选填“科学”或“不科学”），请说明你的理由。

②小明认为提升的物重会影响该滑轮组的机械效率，建议进一步探究：改变，重复实验（3）步骤，计算出机械效率进行比较分析。

【答案】

（1）分度值；（2）4.6N；（3）刻度尺；乙；（4）①不科学；根据η=×100%，滑轮组的机械效率与

所提升物体的高度无关；②提升物体的重力。

【解析】

（1）测力计使用前，要观察弹簧测力计的量程、零刻度线和分度值；

（2）根据测力计分度值读数；

（3）测量长度的工具是刻度尺；根据绳子自由端移动的距离与物体升高高度的关系s=nh，根据绳n=求出绳子的有效段数分析回答；

（4）①滑轮组的机械效率η====，据此分析；

②为得出普遍性的结论要多测量。

练习1：（2018•绵阳）某小组同学测量滑轮组的机械效率。实验步骤有：

（i）按照如图所示安装滑轮组，测钩码重力G并记钩码和绳端的位置

（ii）用弹簧测力计缓慢拉动绳端，使钩码上升，读出拉力F的值，并测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s；

（iii）记录实验数据填入表格中（表格略）；

（iv）多次改变钩码的数量，重复上述实验；

（v）用动滑轮质量不同的两个滑轮组吊相同的钩码，分别测机械效率；

（vi）分析测量结果，讨论影响机械效率的因素

回答以下问题：

（1）除了如图所示器材和弹簧测力计外，还需要的器材是。

（2）滑轮组机械效率的计算公式是η=（用直接测得的物理量符号表示）。

（3）关于影响滑轮组机械效率的因素，该小组同学讨论后得到以下认识，你认为正确的有（填序号，可能不止一项正确）。

A．在相同情况下，摩擦越大，机械效率越小

B．在相同情况下，摩擦越大，机械效率越大

C．忽略摩擦，定滑轮质量相同，则机械效率相同

D．忽略摩擦，动滑轮质量相同，则机械效率相同

E．忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越大

F．忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越小

【答案】

（1）刻度尺；（2）；（3）ADE。

【解析】

（1）由图可知，除了滑轮，弹簧测力计外，还需要测量高度的刻度尺；

（2）由滑轮组的图上可知，n=3

滑轮组做的有用功为W有=Gh，总功为W总=Fs，

机械效率的表达式为η==；

（3）AB、在相同情况下，摩擦越大，所做的额外公功越多，机械效率越小，故A正确，B错误；

CD、忽略摩擦，滑轮组的机械效率，与定滑轮的质量无关，动滑轮质量相同，重力相同，额外功相同，则机械效率相同，故C错误、D正确；

EF、忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，所做的有用功越多，则机械效率越大。故E正确、F 错误。

故选ADE。

练习2：（2018•泰安）图甲是某学习小组“测量滑轮组的机械效率”的示意图。用弹簧测力计竖直向上拉动绳子自由端，将重为4.5N的物体从A位置提升到A′位置，同时弹簧测力计从图中的B位置上升到B′位置，在这个过程中，弹簧测力计的示数如图乙所示。

请你根据他们做的实验完成下列问题：

（1）物体提升的高度是cm，拉力是N，该滑轮组的机械效率η=；