实验17 探究“滑轮组机械效率与哪些因素有关”实验-2022年中考三轮冲刺物理实验题专项训练

实验17 探究“滑轮组机械效率与哪些因素有关”实验（解析版） 【实验目的、原理、方法】 ①实验目的：探究影响影响滑轮组机械效率与哪些因素有关； ②实验原理：； ③实验方法：控制变量法。 【实验器材】 钩码、滑轮组、铁架台、细线、弹簧测力计、刻度尺。 【器材作用】 ①钩码：提供物体重力； ②刻度尺：测量物体移动的距离； ③铁架台：安装滑轮组； ④细线：连接实验； ⑤弹簧测力计：测量拉力大小； ⑥滑轮组：实验对象。 【实验步骤及图像】 步骤①如图组装滑轮组； 步骤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，记录弹簧测力计的示数； 步骤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； 步骤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； 步骤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，按计算该滑轮组的机械效率； 步骤⑥改变所挂钩码的重力，重复以上实验步骤； 步骤⑦钩码重力不变，改变动滑轮个数重复上述实验步骤； 步骤⑧整理实验器材。 【实验结论及应用】 （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。 【实验数据记录】 【实验补充】 1、滑轮组及其工作特点： （1）定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组;使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离； （2）使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即动力若忽略滑轮重，则有；其中n为承担物重的绳子的段数； （3）用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费了距离，滑轮组有几段绳子吊着物体，绳子自由端移动的距离就是重物升高距离的几倍；设物体升高的距离为h，则绳子自由端移动的距离为s=nh（n表示承担物重的绳子的段数）； 2、滑轮组和动滑轮绳子拉力的计算： （1）使用滑轮组时（忽略摩擦阻力）：滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即动力；若忽略滑轮重，则有；其中n为承担物重的绳子的段数； 其中：F拉—拉力，G动—动滑轮的重力，G物—被提升物体的重力，n—吊住动滑轮绳子的段数； （2）使用动滑轮时，条件不同，拉力的计算方法也不同； ①物体在竖直方向上运动时：当动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体重力的n分之一；当绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体和动滑轮重力之和的n分之一；实际情况下，动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦都无法忽略不计，那么拉力等于物体重力除以n和机械效率的乘积． ②物体在水平面上运动时：当动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体所受摩擦力的n分之一；当绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体所受摩擦力的n分之一；实际情况下，动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦都无法忽略不计，那么拉力等于物体所受摩擦力除以n和机械效率的乘积．（注：n为滑轮的股数）。 【常考实验问题】 1、实验中应沿竖直方向 　匀速　拉动弹簧测力计； 2、通过实验数据可得出：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与重物上升 高度 无关； 3、通过实验数据可得出：同一滑轮组提升的物体越 重 ，滑轮组机械效率越 高 ； 4、通过实验数据可得出：不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重机械效率 越小 ； 5、通过该实验我们可以得知：增大物重或减少动滑轮的重力可以提高滑轮组的机械效率； 6、实验中改变钩码的数量，改变动滑轮的个数进行多次实验的目的是什么？ 答：改变钩码个数、改变动滑轮的个数从而获得多组数据，这样可以避免一组数据的偶然性，更能得出普遍性规律； 7、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； ※※特别提醒：刻度尺读取路程时，不要忘记估读到分度值的下一位！！ 【典例分析】同学们利用下图装置研究“滑轮组机械效率”的实验（每个滑轮重相同、每个钩码重0.5N）。 （1）利用装置（b）、（c）可以研究的问题是：物重相同时，滑轮组机械效率与 　动滑轮重力　的关系，实验过程中应 　匀速　拉动弹簧测力计。 （2）小聪收集到下表的数据，请将下表空白处补充完整，分析（a）、（b）两图的实验过程可得：当 　滑轮组　相同时，所提升的物重越重，机械效率 　高　。 滑轮组 钩码重 G/N 钩码上升的 高度h/m 弹簧测力计 的示数F/N 绳子自由端 通过的距离s/m 机械效率 η （