探究活动10 测量滑轮组的机械效率-【新课堂实验报告】2023八年级下册物理

探究活动·十 测量滑轮组的机械效蓉 究原理 (一)机械效率 1.有用功：指利用机械做功时，为了完成任务或目的所做的功。 常见有用功：提升重物时，克服重物的重力所做的功W有=Gh=mgh(h指 高度)；物体在水平面上运动，克服有用摩擦力所做的功W有=fs。 2.额外功：指利用机械做功时，对完成任务或目的没有用，但不得不做的功。 例如：用水桶从井里提水，目的是把水提上来，所以提水的功是有用功，提桶的功 是额外功，而为了把水提上来，水桶是不可缺少的。即利用机械做功时，额外功 是不可避免的。 常见额外功：提升重物时，克服包装物重力所做的功；克服物体转动部分的 摩擦力所做的功等。人们总是希望额外功少些。 3.总功：利用机械做功时，有用功和额外功的总和，即W总=W有十W籁。 4.机械效率：指有用功和总功的比值。机械效率没有单位，常用百分数表 示。有用功总是小于总功，所以？总是小于1(100%)，理想情况下，？可以达到 最大值1。 (二)提高机械效率的方法 提高机械效率可以减少能耗，降低生产成本。提高机械效率方法：尽量减小 额外功。常用方法：改进结构，使它更合理、更轻巧；减小摩擦力；减小包装物的 重力等。机械效率大小与机械是否省力或省距离等的情况都无关，省力或省距 离的机械的机械效率不一定高。物体所做的有用功多，机械效率不一定大（做的 有用功多，有可能做的额外功也多，故有用功与总功的比值不一定大)，即机械效 率的大小与物体所做的有用功、额外功、总功的多少都无关。在使用机械时，若 有用功在总功里所占的比值大或额外功在总功里所占的比值小，则机械效率大。 探究边程 提出问题 机械效率可以通过实验进行测量。下面我们测量的是滑轮组的机械效率。 实验之前应该考虑：需要测量哪几个量？怎样计算有用功？怎样计算总功？为 了找出影响滑轮组的机械效率的因素有哪些，我们应该怎样设计实验？ 实验猜想 猜测上面提出问题的可能的答案，写在下面。 设计实验 如图所示，安装滑轮组，测出提升钩码时所做的有用功和总功，算出该滑轮 组的机械效率。 进行实验 1.记下钩码所受的重力G以及钩码和弹簧测力计的位置。 2.缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高五，读出拉力F的值，用刻度尺测出钩 码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s,填入下列表格。 3.算出有用功W有、总功W总、机械效率？，并填入下列表格。 实验 钩码所受的 提升高度 有用功 拉力 绳端移动的 总功 机械效率 序号 重力G;N h/m W有J FiN 距离sfm W总J 01% ① ② ③ 4.改变钩码的数量，再做两次上面的实验。 实验结果 实验结论 实验评估 实验设计有没有不合理的地方？操作中有没有失误？测量数据和所得的结 论是不是可靠？ 实验交流 把你的探究过程及结论告诉同学和老师，或者把这个探究记录给他们看，征 求他们的意见。既要改正自己的错误、弥补不足，又要为自己的正确观点和做法 辩护。把交流的情况简要地记下来。 探究练习 1.右图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6N。 (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8cm,则弹 簧测力计向上移动 cm,该滑轮组的机械效率为 (2)若仅增加钩码的个数，该滑轮组的机械效率将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。 2.用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效 率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂 在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。 (1)实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计 的示数F为 N,钩码总重G为1.0N,钩 码上升高度h为0.1m,测力计移动距离s为0.3m,则杠杆的机械效率为 %。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因： (2)为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装 置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到下表所示的两组数据。 钩码悬 钩码总重 钩码移动的距离 拉力 测力计移动的 机械效率 实验序号 挂点 GiN h/m F/N 距离s/m 7:% ① A点 1.5 0.10 0.7 0.30 71.4 ② B点 2.0 0.15 1.2 0.30 83.3 根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重量有关，钩码越 重其效率越高”的结论？答： 请简要说明两条理由：① ② 3.下图是小亮测定斜面机械效率的装置图。每次实验时，被拉的物体沿同 一斜面匀速向上运动。下表是小亮设计的记录数据的表格。 斜面倾斜 物体重量 斜面高度 沿斜面拉力 斜面长 有用功 总功 机械效率 程度 G/N h.‘m F/N s m W有J W总J 7% 较缓 10 0.1 3 1 3 33% 较陡 10 0.2 1 最陡 10 0.4 6 1 4 6 67% (1)斜面“较陡”时，做的有用功为 ；总功为 ;机械效