1、实验题14 测量滑轮组的机械效率实验：实验原理：实验器材：弹簧测力计、刻度尺、铁架台、滑轮、细线、钩码。注意事项：竖直向上，缓慢拉动测力计。实验1保持动滑轮重一定，改变钩码重力结论：动滑轮重一定,物重越大，机械效率越高。实验2保持钩码重力一定，改变动滑轮重。结论：物重一定，动滑轮越重，机械效率低。一 真题精练1.(2020年湖南省岳阳市中考真题)“测滑轮组的机械效率”的实验数据如下表：实验次数物重G(N)物体上升高度h(m)拉力F(N)绳子自由端移动距离s(m)机械效率140.12.00.366.7%250.10.3694%360.12.60.3(1)实验时，应沿竖直向上的方向_拉动弹簧测力计
2、；(2)第2次实验中弹簧测力计的示数如图所示为_N；(3)第3次实验滑轮组的机械效率是_；(保留一位小数)(4)如果用这个滑轮组提升7N的重物，则它的机械效率可能是_(选填序号)。A60% B70% C80%【答案】 (1). 匀速 (2). 24 (3). 77.0% (4). C【解析】【详解】(1)1在实验过程中，应沿竖直方向匀速向上拉动弹簧测力计，此时处于平衡状态，受到平衡力的作用，测力计示数才等于拉力大小。(2)2由图可知，测力计分度值为0.2N，则第2次实验中弹簧测力计的示数为2.4N。(3)3第3次实验滑轮组的机械效率=77.0%(4)4由实验数据可知，用同一滑轮组，提升的物体越
3、重，滑轮组的机械效率越高，所以，使用该滑轮组提升7N的重物，此时物重比第3次实验的物重还大，则此时滑轮组的机械效率大于77.0%，可能为80%，故选C。2.(2020年天津市中考真题)在探究影响滑轮组机械效率的因素时，小明提出了如下猜想：猜想一：滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关；猜想二：滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关；为了验证猜想，准备的器材如下：两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计；小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验，数据如下表所示：实验次数钩码所受的重力G/N提升高度h/m拉力F/N蝇瑞移动的距离s/
4、m机械效率𝜂12.00.11.00.366.7%24.00.11.80.374.1%36.00.12.503请你解答如下问题：(1)表中第3次实验时滑轮组的机械效率为_：根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式( )；(2)分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率_(选填“越高”“越低”或“不变”)；(3)为了验证猜想二，还需增加的实验器材是_【答案】 (1). 80.0% (2). (3). 越高 (4). 自重不同的滑轮【解析】【详解】(1)1第3次实验中，有用功W有=Gh=6.0N0.1m=0.6J通过滑轮组所做的总功W总=Fs=2.5N0
5、.3m=0.75J滑轮组的机械效率2因为绳子端移动的距离是物体提升高度的3倍，所心滑轮组承重绳子的根数为3，那么滑轮组的绕线如图：(2)3分析表格数据知，用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率越高。(3)4猜想二，要验证滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关，换用自重不同的动滑轮进行实验。3.(2020年山东省青岛市中考真题)研究定滑轮的特点：(1)在研究使用定滑轮是否省力时，用如图甲所示装置匀速提升重物，需要测量的物理量是_和_。(2)如图乙所示，分别用拉力F1、F2、F3匀速提升重物，则三个力的大小关系是_。(3)旗杆顶部有一个定滑轮，给我们升国旗带来了便利。这是利用定滑轮_
6、的特点。【答案】 (1). 弹簧测力计对绳子末端的拉力 (2). 物体的重力 (3). F1=F2=F3 (4). 可以改变力的方向【解析】【详解】(1)12在研究使用定滑轮是否省力时，我们需要比较绳子末端受到的拉力和物体的重力大小；用如图甲所示装置匀速提升重物，需要测量的物理量是弹簧测力计对绳子末端的拉力和物体的重力。(2)3图乙的装置是一个定滑轮，定滑轮工作的特点既不省力也不费距，所以分别用拉力F1、F2、F3匀速提升重物，三个力的大小相等，即F1=F2=F3(3)4虽然既不省力也不费距，但是定滑轮可以改变力的方向，所以旗杆顶部装一个定滑轮能够方便我们升降国旗。4.(2020年辽宁省朝阳市
7、中考真题)在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，实验小组用如图所示的装置进行了实验，实验数据记录如表所示，第三次实验时的拉力如图所示。实验次数钩码所受的重力G/N钩码上升的高度h/cm拉力F/N绳自由端移动的距离s/cm机械效率12100.83083.3%24101.5303610 30*(1)实验中应_拉动弹簧测力计使钩码上升；(2)表格中编号的数据应为_；编号的数据应为_；(3)比较实验数据可得出的实验结论是：使用同样的滑轮组，_；(4)如果在第一次实验时，忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重力为_N。【答案】 (1). 竖直向上匀速 (2). 2.2 (3). 88.9% (4). 提升的
8、物体越重，滑轮组的机械效率越高 (5). 0.4【解析】【详解】(1)1实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计使钩码上升。(2)2由图知，弹簧测力计的分度值为0.2N，拉力为2.2N。3由可得第二次实验的机械效率(3)4实验选用的是同滑轮组，动滑轮的重力不变，由表中实验数据分析可知，同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。(4)5因忽略绳重和摩擦，故所做额外功是克服动滑轮重力阻力所做的功，则有则动滑轮的重力为5.(2020年山东省东营市中考真题)学习了“滑轮组的机械效率”后，某兴趣小组对“斜面的机械效率与哪些因素有关”这一课题产生了浓厚兴趣，他们猜想，斜面作为一种简单机械，它的机械效率可能
9、与斜面的倾斜程度有关为此，实验室提供了如下器材长木板垫木(长宽高之比为124)木块(带钩)天平弹簧测力计停表刻度尺细线请根据需要选择合适的器材，完成以下题目(1)实验目的：_(2)实验器材：_(3)实验步骤：_(4)分析与论证：_(5)交流与评估：_【答案】 (1). 见解析 (2). 见解析 (3). 见解析 (4). 见解析 (5). 见解析【解析】【详解】(1)1实验目的探究斜面的机械效率与斜面的倾斜程度是否有关(2)2实验器材长木板垫木木块(带钩)弹簧测力计刻度尺细线(3)3实验步骤把垫木平放，将长木板的一端垫高，构成一个斜面用刻度尺测出斜面的长度s1和斜面高度用弹簧测力计测出木块所受
10、的重力G，再用弹簧测力计拉着木块沿斜面匀速滑动，由底部上升到顶端，记下此时弹簧测力计的示数F1，记录数据把垫木侧放，将长木板的一端垫高，斜面变陡一些，重做实验，记录数据把垫木竖放，将长木板的一端垫高，斜面再变陡一些，重做实验，记录数据收集处理数据，进行比较归纳(4)4分析与论证通过公式计算出各次实验的机械效率，进行分析若测得的机械效率都相等，说明斜面的机械效率跟斜面的倾斜程度无关；若测得的机械效率不相等，说明斜面的机械效率跟斜面的倾斜程度有关(5)5交流与评估该实验中，测量拉力时，应保持木块在斜面上做匀速运动斜面的机械效率与斜面的粗糙程度等其他因素有怎样的关系呢，如何验证？二 模拟演练1小明和
11、小强在测“滑轮组机械效率”的实验中，一同学组装好如图所示实验装置，他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。(1)实验时，小明竖直向上拉动弹簧测力计，使钩升高，弹簧测力计读数为0.5N；同时小强也用刻度尺测出钩码被提升的高度为10cm，以上测量结果准确无误，其他被测物理量和计算数据记录如表：钩码重G/N弹簧测力计提升的高度x/m有用功W有/J总功W总/J机械效率10.20.10.1100%(2)小明和小强通过计算得出该滑轮组机械效率为100%，他们意识到出现了错误，请你帮他俩找出错误的原因：。(3)该滑轮组的机械效率实际为。(4)在实验中，若将钩码的重增加到6N，则该滑轮组的机械效率将(选填“变大
12、”、“变小”或“不变”)。【答案】(1)匀速；(2)绳子自由端移动的距离应该是0.3m，不等于0.2m；(3)66.7%；(4)变大。【解析】(1)小明在进行实验时，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时绳子的拉力等于测力计示数。(2)由图示滑轮组可知，滑轮组承重绳子的有效股数n3；已知钩码上升高度h0.1m，则测力计移动距离：snh30.1m0.3m，由表中实验数据可知，测力计移动距离为0.2m，测力计移动距离错误，从而导致滑轮组效率错误。(3)滑轮组的机械效率：100%100%100%66.7%。(4)提升的钩码重增加到6N，有用功增加，有用功在总功中的比重增大，则该滑轮组的机械效率将变大。2
13、探究小组为探究影响滑轮组的机械效率的因素，实验装置如图所示，数据如表所示。次数钩码重力(N)提升高度(cm)有用功(J)拉力(N)总功(J)机械效率11.0400.41.10.8845%21.5400.61.41.1254%32.0301.742.5401.02.01.6063%(1)请把表格中三个未完成的空补充完整。(2)甲同学根据表格数据可以得出钩码重力逐渐增大，滑轮组机械效率(选填“增大”、“减小”或“不变”)。请你解释出现这种现象的原因。(3)乙同学进一步研究，测出动滑轮的质量为100g，根据表格中的数据得出：总功总是大于有用功与克服动滑轮重力的功之和，即：W总W有+W轮，他猜测还有因
14、素影响机械效率。(答一种因素即可)(4)丙同学计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值WW总W有W轮，通过比较第1、2和组的数据，发现重物的重力越大，差值W(选“越大”、“越小”或“不变”)，请你利用所学知识对此作出解释。【答案】(1)如上表所示；(2)增大；动滑轮重力不变，随着钩码重力增大，有用功在总功中所占的比例增大，机械效率变大；(3)绳重、各种摩擦；(4)4；越大，所挂钩码增多，摩擦力增大，额外功增多。【解析】(1)由表中数据，第3次实验的有用功：W有Gh2N0.3m0.6J；绳子有效段数为2，根据snh，绳子自由端移动的距离s2h20.3m0.6m，总功：W总Fs1.7N0
15、.6m1.02J；机械效率：59%；次数钩码重力(N)提升高度(cm)有用功(J)拉力(N)总功(J)机械效率11.0400.41.10.8845%21.5400.61.41.1254%32.0300.6 1.71.02 59% 42.5401.02.01.6063%(2)纵向比较表中数据，钩码重力逐渐增大，滑轮组的机械效率增大；原因：动滑轮重力不变，随着钩码重力增大，有用功在总功中所占的比例增大，机械效率变大。(3)实验中，额外功为克服动滑轮重力做的功与克服绳重、各种摩擦做的功之和，即绳重、各种摩擦也会影响机械效率；(4)在计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值WW总W有W轮，即
16、克服绳重和绳子与轮之间的摩擦做的功时，要控制物体提升的高度相同，故应通过比较第1、2和4组的数据；W1W总1W有1W轮0.88J0.4JG轮h0.48JG轮h；W2W总2W有2W轮1.12J0.6JG轮h0.52JG轮h；W3W总3W有3W轮1.60J1.0JG轮h0.6JG轮h；故重物的重力越大，差值W越大，原因是：所挂钩码增多，摩擦力增大，额外功增多。3如图是智慧小组“测滑轮组的机械效率”的实验装置。测得的实验数据如表。实验次数物重G/N物体上升高度h/m拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率110.10.60.355.6%220.11.00.366.7%340.11.80.3(1)实验过程
17、中，应竖直向上_拉动弹簧测力计。(2)第三次实验中滑轮组的机械效率是_。(3)分析表中实验数据可知，同一滑轮组，物重_，滑轮组的机械效率越高。(4)若在第三次实验中，物体上升的速度为0.1m/s，则拉力F的功率为_W(5)创新小组也利用重为1N、2N、4N的物体进行了三次实验，每次测得的机械效率均大于智慧小组的测量值，则创新小组测量值偏大的原因可能是_。(填字母)A测拉力时，弹簧测力计未调零，指针指在零刻度线下方B弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升C所使用的动滑轮的重力小于智慧小组【答案】(1)匀速缓慢；(2)74.1%；(3)越大；(4)0.54；(5)C。【解析】(1)实验过程中，应竖直向
18、上匀速拉动弹簧测力计，系统处于平衡状态，拉力等于测力计示数；(2)第三次实验中滑轮组的机械效率是：74.1%；(3)纵向分析表中实验数据可知，同一滑轮组，物重越大，滑轮组的机械效率越高；(4)若在第三次实验中，F1.8N，物体上升的速度为0.1m/s，则绳子自由端的速度：v30.1m/s0.3m/s，则拉力F的功率为：PFv1.8N0.3m/s0.54W；(5)A测拉力时，弹簧测力计未调零，指针指在零刻度线下方，拉力测量大了，机械效率变小，不符合题意；B弹簧测力计每次拉动钩码时均加速上升，拉力变大，机械效率变小，不符合题意；C使用的动滑轮的重力小于智慧小组，克服动滑轮做的功减小，额外功减小，机
19、械效率变大，符合题意；故选C。4在“测量滑轮组机械效率”的实验中，某组同学选择了如图所示的两种滑轮组进行多次实验，记录的实验效据如下表：实验次数钩码重G/N钩码上升高度H/cm拉力F/N绳端移动距离S/cm机械效率10.5103021.5100.83062.5%30.5100.54025.0%41.5100.74053.6%(1)根据表中数据可以判断出第一次实验所选择的是_(选填“甲”或“乙”)滑轮组。(2)在第一次实验中，当_拉动滑轮组时，弹簧测力计示数如图丙所示，拉力F为_N；该次实验滑轮组的机械效率是_(计算结果精确到0.1%)。(3)机械效率是机械性能好坏的重要标志结合生产生活实际，分
20、析实验数据可知，下列提高机械效率的措施不可行的是_(选填符号)A增加所提物重 B减轻机械自重C机械加润滑油 D增加重物上升高度【答案】(1)甲；(2)竖直向上匀速；0.4；41.7%；(3)D；【解析】(1)由表中第一次实验数据可知，钩码上升的高度h=10cm，绳端移动的距离s=30cm，由s=nh可得，绳子的有效股数n=3，由图可知，甲滑轮组绳子的有效股数为3，乙滑轮组绳子的有效股数为4，所以，第一次实验所选择的是甲滑轮组；(2)实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计的，这样示数才会稳定，所读出的数值才等于拉力的大小；由图丙可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，拉力F=0.4N，该次实验滑轮组的机
21、械效率=100%=100%41.7%；(3)A由1、2或3、4两组数据可知，用相同的装置提升物体的重力越大，滑轮组的机械效率越大，故A可行；B由1、3或2、4两组数据可知，用不同的状态提升相同的物体上升相同的高度时，机械自重越小，滑轮组机械效率越大，故B可行；C机械加润滑油，提升重物时减小了额外功，根据=100%=100%可知，滑轮组的机械效率越大，故C可行；D由=100%可知，滑轮组机械效率与物体提升的高度无关，故D不可行。5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
22、，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=；(2)若在图甲装置的基础上，增加一个动滑轮，改为图丙所示的装置，提升同一物体，则滑轮组的机械效率(选填“变大”、“变小”或“不变”)。【答案】(1)5.0； 2；75%；(2)变小。【解析】(1)测力计B位置匀速提升到B位置，测力计上升的高度为：s=15.0cm；由图可知，有3段绳子拉着动滑轮，则物体上的高度为：h=s=15.0cm=5.0cm；由图可知，测力计的示数为2N；该动滑轮的机械效率：=75%；(3)若在图甲装置的基础上，增加一个动滑轮，此时有用功
23、不变，克服动滑轮重力所做的额外功变大，故机械效率变小。6测量滑轮组的机械效率：步骤如图所示为测量某滑轮组机械效率的实验装置。实验时沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计。分析表中数据可知：实验2是用图做的实验。实验序号3中的机械效率=。装置图表格实验序号钩码重量G/N钩码上升高度h/m绳端拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率140.11.80.374%280.13.10.386%380.12.50.4结论通过比较(填实验序号)两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。通过比较2、3两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率问题讨论
24、实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，有同学认为应静止时读数。你认为他的想法(选填“正确”或“不正确”)，因为他没有考虑到对滑轮组机械效率的影响。【答案】乙；80%；1、2；越低；不正确；摩擦力。【解析】(1)根据绳子自由端移动的距离s与提升物体的高度h的关系，s=nh，故实验1中绳子的有效段数：n=3；实验2中绳子的有效段数：n=3；由表格数据知：第1次实验物体的重力为4N，第2次物体的重力为8N，故第1次是用甲图做的实验，第2次是用乙图做的：第3次实验的机械效率：3=100%=80%；(2)根据控制变量法，要探究滑轮组的机械效率与物重的关系，需要控制绳子的段数相同，改变物体的重力，
25、表格中1、2两次实验符合要求，可以得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。比较实验2和3可得出结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越低；(3)在弹簧测力计静止时读出了数据，由于不会克服绳与轮之间的摩擦，所以测得的拉力偏小，她的想法是不正确的，因为她没有考虑到摩擦对滑轮组机械效率的影响。7某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示(1)实验中应沿竖直方向缓慢拉动弹簧测力计(2)小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法(选填“正确”或“不正确”)，因为她没有考
26、虑到对滑轮组机械效率的影响(3)用丁图装置进行实验，得出表中第4次实验数据，请将表中的两个数据填写完整(4)通过比较两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关(填实验次数的序号)(5)通过比较两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高(填实验次数的序号)(6)通过比较3、4两次实验数据可得出结论：。实验次数钩码重量G/N钩码上升高度h/m绳端拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率 1 4 0.1 2.7 0.2 74% 2 4 0.1 1.8 0.3 74% 3 8 0.1 3.1 0.3 86% 4 8 0.1 2.5【答
27、案】(1)匀速；(2)不正确；摩擦；(3)0.4；80%；(4)1、2；(5)2、3；(6)不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越轻，滑轮组的机械效率越高(或不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。【解析】(1)实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计，这样测力计示数才等于拉力大小；(2)在弹簧测力计静止时读出了数据，由于不会克服轮与轴、绳与轮之间的摩擦，所以测力计示数偏小，他的想法是不正确的；(3)丁图中，绳子的有效段数为n=4，绳端移动距离s=nh=40.1m=0.4m，滑轮组的机械效率：=80%；(4)绳端移动距离与物体升高的高度的关系为s=nh，所以，结合表中数据可知实
28、验1、2、3中绳子的有效段数分别为2、3、3；再结合钩码的重力可知，实验1、2、3分别是用甲、乙、丙装置做的实验，根据控制变量法，研究同一滑轮组的机械效率与绳子段数的关系时，要控制提升物体的重力相同、滑轮个数也相同，只改变绳子的有效段数，所以应比较1、2两次实验数据；通过比较1、2两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关；(5)研究同一滑轮组提升重物时，机械效率与物重的关系时，要控制滑轮个数相同、绳子的段数相同，只改变物体的重力，故通过比较2、3两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高(6)通过比较3、4两次实验数据，
29、即对应的图丙、图丁两装置，滑轮组不同，提升的重物相同，动滑轮越重机械效率越小，故可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越轻，滑轮组的机械效率越高(不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低)8小马和小李设计了如图甲、乙所示两种滑轮组来提升同一重物，在讨论滑轮组机械效率时两人产生了分歧，小马认为：“甲滑轮组的动滑轮个数少，机械效率高”；小李却认为：“乙滑轮组更省力，机械效率高”。两人谁也说服不了谁，于是决定进行实验来验证自己的猜想是否正确。(所用每个滑轮的重相同，绳重和摩擦忽略不计)，他们在实验中得到的数据如下表所示：(1)根据所测数据，请计算一个动滑轮的重力是N，甲滑轮组
30、的机械效率是；(2)由计结果可以确定的说法是正确的，这个实验说明了影响滑轮组机械效率的因素是，由此可知，可采用的方法来提高滑轮组的机械效率。(3)随后小马又设计了一个方案，如图丙所示，你认为和图甲装置对比，在提升同一重物时，装置丙的机械效率(选填“大于”“等于”或“小于”)装置的机械效率。【答案】(1)0.8；83.3%；(2)小马；动滑轮的个数；尽可能的减小动滑轮的个数；(3)等于。【解析】(1)甲装置的有用功：W有用=Gh=4N0.1m=0.4J；总功：W总=Fs=1.6N0.3m=0.48J；额外功：W额=W总W有用=0.48J0.4J=0.08J；根据W额=G动h知，动滑轮的重力：G动=0.8N；装置甲的机械效率：=100%=100%83.3%；(2)由表格数据可知，甲乙装置中，甲的拉力较大，动滑轮的个数较少，动滑轮重力小，额外功少，滑轮组的机械效率较高，故小马的说法正确；这个实验说明了影响滑轮组机械效率的因素有动滑轮的个数，尽可能的减小动滑轮的个数可以提高滑轮组的机械效率；(3)由甲装置和丙装置可知，绳子的有效股数相同、动滑轮的个数相同、物体的重力相等，绳子的缠绕方式不同，两装置中，提升相同的物体上升相同的高度时所做的有用功相同，动滑轮的个数和摩擦力的大小相同所做的额外功相等，由=100%可知两者的机械效率相同。
