初中物理实验22 探究杠杆、滑轮和斜面的机械效率

初中物理实验22 探究杠杆、滑轮和斜面的机械效率 实验22 探究杠杆、滑轮和斜面的机械效率 典例 (2011年•山东德州卷)在探究“影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用同一滑轮组分别做了三次实验，如图所示。实验数据 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 如下: 钩码重力钩码上升的距离弹簧测力计的读数弹簧测力计上升的距离 机械效率 /S /cm /N /cm GhFs 5 5 2.4 20 52.1% 10 5 ? 20 68.5% 15 5 5.1 20 ? (1)编号?处数据应为 ，编号?数据应为 ((结果保留一位小数) (2)分析以上实验数据可以得出如下结论:同一滑轮组的机械效率主要与 有关( 解析:滑轮组做的有用功是克服钩码的重力做的功，即W=Gh;总功是绳子自由端的有用 拉力做的功，即W=Fs，因此滑轮组机械效率的 计算公式 六西格玛计算公式下载结构力学静力计算公式下载重复性计算公式下载六西格玛计算公式下载年假计算公式 是η=W/W=Gh/Fs( 总有用总 (1)?第二次实验中，机械效率计算公式η=W/W=Gh/Fs，所以弹簧测力计拉力有用总 10N，0.05mF=Gh/ηs=?3.6N。 68.5,，0.2m ?第三次实验中，有用功W=Gh=15N×0.05m=0.75J，W=FS=5.1N×0.2m=1.02J，机械有用总 效率η=W/W×100%=0.75J/1.02J×100%?73.5%( 有用总 (2)实验选用的是同一滑轮组，绳子的段数和动滑轮的重力等因素相同，不同的是所提升物体的重力，因此研究的是机械效率和提升物体重力的关系。 答案:(1)3.7;73.5% (2)提升重物的重力 点评:影响滑轮组机械效率的因素有提升物体的重力、动滑轮重力、绳子段数和摩擦等，研究时采用了控制变量法的思想。 第 1 页 共 22 页 《实验22 探究杠杆、滑轮和斜面的机械效率》针对练习 1((2011年?黑龙江牡丹江卷)如图所示，在探究“斜面的机械效率”的实验中，以下说法正确的是( ) A(用弹簧测力计沿斜面向上拉木块时，应尽量匀速 B(斜面的倾斜程度影响斜面的机械效率 C(木块与斜面间的摩擦对斜面的机械效率没有影响 D(斜面的倾斜程度越大，沿斜面所用的拉力越小 1.AB 2((2011年中考?安徽省卷)某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下: ?用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平; ?竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持O点位置不变)，在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h、h。 12 回答下列问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 : (1)杠杆机械效率的 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达式为η=,,,,。(用已知或测量的物理量符号表示) (2)本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是:,,,,,,,,,,,。 (3)若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将,,,,,(选填“变大”、“变小”或“不变”)。 第 2 页 共 22 页 Gh12.(1)×100% (2)杠杆的自重 (3)变大 Fh2 解析:(1)克服钩码重力所做的功为有用功=，拉力所做的功为总功=，WGhWFh有用1总2 Gh1所以机械效率η=W/W=×100%。(2)若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的有用总Fh2 主要因素是杠杆自重。(3)若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则有用功不变，而克服杠杆自重需要做的额外功减小，所以总功减小，机械效率变大。 3((2011年中考?福建福州卷)如图所示，在“测滑轮组机械效率”实验中，物体重为5.4N。 (1)实验时要竖直向上且,,,,拉动弹簧测力计。若物体上升高度为10cm，此时弹簧测力计的示数如图中所示，是,,,,,N，则滑轮组的机械效率是,,,,,。 (2)若仅增加物体的重量，该滑轮组的机械效率将,,,,(选填“增大”、“减小”或“不变”)。(不计摩擦) 3.(1)匀速;2.4;75, (2)增大 解析:(1)只有匀速上拉才能保证拉力大小不变;拉力计的示数为2.4N，即拉力大小 WGhGhG5.4N有为2.4N，滑轮组的机械效率为。 ,,,,,,,75,WFl3Fh3F3，2.4N总 (2)该滑轮组工作时的额外功来自于克服动滑轮重力所做的功，当物体上升高度一定时，额外功大小不变，若只增大物重，有用功增大，额外功不变，根据机械效率 WW有有,,,可知机械效率增大。 WW，W总额有 4((2011年中考?福建南平卷)在“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，小红用如下图所示的滑轮组按图中顺序做了三次实验，实验数据如下表: 第 3 页 共 22 页 (1)在实验操作中应竖直向上_________拉动弹簧测力计。 (2)请在表中的空格处填上第三次实验的机械效率。 3)从实验数据分析可知:提升同一物体，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越______。 ( 4.(1)匀速 (2)40% (3)低 5((2011年中考?广东河源卷)如图所示是“测量滑轮组机械效率”的实验装置，钩码总重6N。 实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为______N，若钩码上升的高度为8cm，则弹簧测力计向上移动______cm，该滑轮组的机械效率为______%(结果保留一位小数)。 5.2.4;24;83.3 解析:弹簧测力计的读数即拉力大小为F=2.4N，若钩码上升的高度为h=8cm，则弹簧测力计向上移动s=3h=24cm，该滑轮组的机械效率为η=W/W有总=Gh/Fs=G/3F=6N/3×2.4N=83.3%。 6((2011年中考?广西北海卷)用如图所示实验装置测量动滑轮的机械效率。 (1)实验时，应竖直向上_______拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下的物体A缓慢上升。 (2)将滑轮拉至图中虚线位置的过程中测力计的示数F为______N，物体A重G为3.6N，物体A上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.2m，则动滑轮的机械效率为_______。 第 4 页 共 22 页 6.匀速;2.4;75% 解析:实验时，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下的物体A缓慢上升。图中弹簧测力计的示数为2.4N;在整个上升过程中，重物重力做的功为有用功W=Gh=3.6N×0.1m=0.36J，拉力做的功为总功W=Fs=2.4N×0.2m=0.48J，所以有总 机械效率为η=W/W=75%。 有总 .(2011年中考?山东泰安卷)如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6N。 7 (1)实验时要竖直向上 拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为 N，若钩码上升的高度为10cm, 则有用功是 J，该滑轮组的机械效率为 。 (2)若仅减少钩码的个数，该滑轮组的机械效率将 。(选填“增大”、“减小”或“不变”) 7.(1)匀速 2.4 0.6 83.3%(或83%、83.33%) (2)减小 解析:(1)实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，以保证拉力大小恒定;由图可知拉力大小为2.4N，若钩码上升的高度为10cm, 则有用功是W=Gh=6N×0.1m=0.6J，总功为W有 第 5 页 共 22 页 =Fnh=2.4N×3×0.1m=0.72J，所以该滑轮组的机械效率为η=W/W=83.3%。 总有总 (2)若仅减少钩码的个数，即减小物重，则将物体提升相同高度时，有用功变小，额外功不变，总功变小，根据η=(-)/=1-(/)可知，该滑轮组的机W/W=WWWWW有总总额总额总 械效率将减小。 8.(2011年中考?云南大理、雄楚卷)如图l2所示是小华同学探究滑轮组的机械效率的实验装置，实验数据如下表: 弹簧测力计移动实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h,cm 弹簧测力计示数F/N 机械效率η, 的距离s,cm 1 1 10 0.5 30 66.7 2 2 10 0.75 30 88.9 3 2 20 0.75 (1)实验中应该 竖直向上拉动弹簧测力计; (2)第3次测量中，弹簧测力计移动的距离为 cm，滑轮组机械效率为 ; (3)分析实验数据，可得出的实验结论是:滑轮组机械效率与 有关。 9((2011年中考?黑龙江大庆卷)小霞在做“测滑轮组机械效率”的实验前猜想，滑轮组机械效率的大小可能与三个因素有关:(1)所提物体的重力;(2)动滑轮 的重力;(3)绳子的绕法( 第 6 页 共 22 页 为了验证自己的猜想，她做了四次实验，如上图所示(实验所用的每个滑轮重力相同)(第1、2次实验是用甲滑轮组，第3次实验是用乙滑轮组，第4次实验是把第1次实验的滑轮组换了种绕法(实验数据如下表: 绳子自由端移实验次数 钩码重力,N 钩码匀速上升的距离,m 绳子自由端的拉力F,N 机械效率/, 动的距离,m 1 2 0.1 1.2 0.2 83.3 2 4 0.1 2.3 0.2 87.0 3 4 1 1.4 0.4 71.4 4 2 0.1 0.8 0.3 (1)分析对比第1、2次实验数据，对猜想(1)可得结论: ; (2)分析对比第2、3次实验数据，对猜想(2)可得结论: ; (3)将第4次实验的绳子绕法在丙滑轮组上画出，并在数据表中算出机械效率( 4)对比第 、 两次实验数据，可知滑轮组机械效率与绳子绕法无关( ( 9.(1)滑轮重力一定、绕法相同，所提物体重力越大，机械效率越高(只答出滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关不给分) (2)所提物体重力相同，绕法相同，动滑轮的重力越大，机械效率越低(只答出滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关不给分) (3)如下图所示;83.3 (4)l;4(或4;1) 10((2011年中考?湖北十堰卷)如图是小枫探究影响斜面机械效率因素的实验装置。他在实验时用弹簧测力计拉着同一木块沿着不同的斜面匀速向上运动，实验测量的数据如下表。请你解答下列问题: 第 7 页 共 22 页 (1)在第4次实验中，木块受到的摩擦力是_________N。(结果保留一位小数) (2)分析第1、2、4次实验数据，尅得出:在斜面光滑程度一定时，______________。 (3)分析第3、4、5次实验数据，可得出:____________________________________。 (4)该实验用到的研究方法是_________。请你再举出一例用此方法的实验_________。 10.(1)1.8 (2)斜面的倾斜角越大，其机械效率越高 (3)在斜面的倾斜角一定时，斜面越光滑，其机械效率越高 (4)控制变量法;探究电阻上的电流跟两端电压的关系(其它正确的均可给分) 11((2011年中考?安徽芜湖卷)在“探究哪些因素影响滑轮组的机械效率”的实验中，某小组利用如图所示装置测得了四组数据，如下表所示。 (1)前三次实验中，第____次实验数据明显出现错误，应当剔除。 (2)第四次实验中，有用功是______J，总功是__________J，滑轮组的机械效率为________。 (3)根据以上信息，请判断:该小组 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 这四次实验的目的是为了探究滑轮组的机械效率与____________是否有关。 11.(1)3 (2)0.3 0.36 83.33% (3)钩码上升的高度 解析:(1)根据滑轮组的结构可知，利用该滑轮可以省力但费距离，拉力计移动的距离 第 8 页 共 22 页 应该是钩码上升高度的3倍，即s=3h，而题中第3次实验数据中，出现了s,3h的错误，应当剔除。 ==3N×0.1m=0.3J;拉力做的功为总功(2)克服钩码重力做的功为有用功WGhW有总=Fs=1.2N×0.3m=0.36J;滑轮组的机械效率为η=W/W=0.3J/0.36J=83.33%。 有总 (3)题中四次实验，保持钩码重力不变，只改变钩码上升的高度，所以实验的目的是为了探究滑轮组的机械效率与钩码上升的高度是否有关。 12((2011年中考?江苏宿迁卷)在 “探究动滑轮的机械效率”时，某小组利用自重不同的两个动滑轮进行了如图所示的三次测量，数据记录如下: 实验 钩码 动滑轮 拉力钩码上升测力计移动 有用总功 机械效率 序号 重/N 重/N /N 的高度/m 的距离/m 功/J /J /% ? 4 0.5 2.3 0.2 0.4 0.8 0.92 87.0 ? 4 0.9 2.5 0.2 0.4 0.8 1.0 80.0 a) (b) (c) ? 6 0.5 3.3 0.2 0.4 ( (1)完成表格中第3次数据(a)(b)(c)处的计算，填在下面的横线上:(a) __ ; (b) __ ; (c) __ ( (2)通过比较 __ 两次实验数据(选填实验序号)，可知动滑轮的机械效率与动滑轮的自重 __ (选填“有关” 或“无关”)( (3)小明认为“同一个机械，它的机械效率是一个定值”，通过比较 __ 两次实验数据(选填实验序号)，可知他的观点是 __ 的(选填“正确” 或“错误”)( 12.(1)1.2;1.32;90.9(或90.91或91)(2)?与?;有关(3)?与? ;错误 第 9 页 共 22 页 解析:(1)第3次数据中，有用功W=Gh=6N×0.2N=1.2J，总功W有用总=FS=3.3N×0.4m=1.32J，机械效率η==×100%?90.9%; (2)??两次实验中，钩码的重力相同，动滑轮的重力不同，机械效率也不同，因此探究的是机械效率与动滑轮自重的关系; (3)比较??，同一个机械，动滑轮重力不变，提升的物体重力不同时，机械效率也不同，提的物体越重，机械效率越大( 3((2011年中考?河北卷)下表是小明测一滑轮组机械效率时收集的有关数据。 1 动力作用点滑轮组的机 动轮重G,N 物重G,N 钩码上升高度h,m 动力F,N 动 , 械效率移距离s,m 1 0.5 1 0.1 0.7 0.3 47.6% 2 0.5 2 0.1 1.1 0.3 60.6% 3 0.5 4 0.1 2 0.3 (1)请在下图中画出实验中滑轮组的绕绳方法。 (2)将表格中的数据补充完整。 (3)用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，提升的物重增加时，除克服动滑轮重所做的额外功外，其它额外功将_________ (选填“变大”、“变小”或“不变”)。进一步分析可知，在动滑轮和绳重一定的情况下，该滑轮组的机械效率与_________和_________有关。 (4)第一次实验中，钩码上升0.1m所用的时间为1.5s，则动力的功率为_________W。 13.(1)如下图所示 (2)66.7, (3)变大;物重;摩擦 (4)0.14 第 10 页 共 22 页 解析:此题考查测滑轮组机械效率实验。根据第3组数据，有用功==4N×0.1m=0.4J，WGh有 W有总功W=Fs=2N×0.3m=0.6J，滑轮组的机械效率,=×100%=66.7,。第一次实验中，钩W 码上升0.1m所用的时间为1.5s，动力做功=0.7N×0.3m=0.21J，则动力的功率为W=Fs P=W/t=0.14W。 14((2011年中考?吉林长春卷)在探究斜面的机械效率与倾斜程度关系的实验中，将重5N的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端，移动1m(如图所示)，改变斜面倾斜程度进行多次实验，记录数据如上表。 (1)实验时，应控制斜面的 __程度不变。 (2)实验过程中，用弹簧测力计拉物体在斜面上做匀速直线运动时，物体受到的摩擦力f与拉力F的大小关系为f F(选填“>”、“=”或“<”)。 (3)通过实验得出的结论是:同一斜面的倾斜程度越大，机械效率越____，越省力。请举出一个应用斜面省力的实例:____。 14.(1)粗糙 (2)< (3)小;盘山公路 解析:实验过程中，用弹簧测力计拉物体在斜面上做匀速直线运动时，物体受到的摩擦力与拉力的大小关系为。 fFf