内容正文:
第九章 机械和功
六、测滑轮组的机械效率
六、测滑轮组的机械效率
有用功
对人们有用的必须要做的功
并非我们需要但又不得不做的功
有用功与额外功的总和
有用功跟总功的比值叫作机械效率
什么是机械效率,表达式是什么?
额外功
总功
W有用
W总
η=
有用功、额外功、总功的概念是什么?
如何测量机械效率?
温故知新
知道需要测量的物理量和他们之间的关系。
02
知道测滑轮组机械效率的原理;
01
学习目标
知道影响滑轮组机械效率的因素;(重点)
03
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。
测量滑轮组的机械效率
W有用
W总
Gh
Fs
=
η=
实验方法
控制变量法。
4
思考
2. 怎样提升滑轮组,弹簧测力计的读数才准确?
弹簧测力计要竖直向上匀速拉动滑轮组
3. 用弹簧测力计测拉力读数时,弹簧测力计应处于向上匀速运动中,还是静止状态?
向上匀速运动中(静止状态不做功)
1. 怎样知道所提升钩码受到的重力?
用弹簧测力计测出,不能用G=mg计算。
5
先把钩码(的上沿或下沿)对准刻度尺某一整刻度处,读出重物的初位置,同时用有色笔在细绳的适当位置做标记,读出绳端的初位置,竖直向上匀速拉动弹簧测力计后,再读出重物的末位置和绳端的末位置,重物两次位置差为钩码上升的高度,细绳两次位置差为绳端移动的距离。
4. 如何测量钩码上升的高度h?细绳自由端通过的距离s?
1.将弹簧测力计调零,用弹簧测力计测出钩码所受重力G并记录在表格中 。
2.如图所示组装实验器材,用弹簧测力计竖直向上匀速拉绳子自由端,绳子自由端所受拉力用F 表示,绳子自由端移动的距离用s表示,钩码上升的高度用h表示。用弹簧测力计测出F,用刻度尺分别测出s、h,并把测量数据记录在表格中。
实验步骤
3.更换不同的钩码,用同一滑轮组提升,将测量数据G、F、s、h记录到数据表格。
5.利用公式
计算滑轮组的机械效率η,并将η值记录在表格中。
,
4.更换不同的滑轮组,提升同一钩码,将测量数据G、F、s、h记录到数据表格。
G/N h/m F/N s/m W有/J W总/J
1
2
3
使用同一滑轮组,改变提升钩码重力:
实验数据记录表
G/N h/m F/N s/m W有/J W总/J
1
2
保持钩码重力一定,改变动滑轮重:。
演示:测量滑轮组机械效率
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实验结论
1.用同一滑轮组提升不同的重物,重物越重,机械效率越高。
2.物重一定,动滑轮越重,机械效率越低。
关于测量滑轮组机械效率的几点说明:
1.在测滑轮组的机械效率时,可以不测量 s 和 h;
2.若不考虑绳重和摩擦,只计动滑轮重力时:
即:
η=
G+G动
G
Gh
Fs
=
η=
Gh
Fnh
=
G
nF
即:
η=
G
nF
η=
G
nF
=
G+G动
G
F=
G+G动
n
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影响滑轮组机械效率的因素
1.摩擦、绳重(轮与轴及轮与绳之间)
(减小摩擦可以减少额外功,提高机械效率)
如:加强机械运动部位的润滑、采用轻质细绳
2.物重
(物重增加,机械效率提高)
3.动滑轮重
(动滑轮重减小,机械效率提高)
在探究“影响滑轮组机械效率的因素”时,小明同学用图所示甲、乙两个相同的滑轮组来验证的猜想是:滑轮组的机械效率可能与( )
A.被提升物体重力有关
B.动滑轮重力有关
C.物体被提升的高度有关
D.承重绳子的段数有关
例
A
甲
乙
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练一练
在如图所示的滑轮组装置中,所挂重物的重力G=50 N,当施加在绳子自由端的拉力为F=30 N时,重物恰好匀速上升,绳重及一切摩擦均可忽略不计。由此可知( )
A.该装置的机械效率为60%
B.该装置的机械效率为55.6%
C.该装置中动滑轮重为5N
D.该装置中动滑轮重为10N
D
G
F
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在“测滑轮组机械效率”的实验中,用同一滑轮组进行两次实验,实验数据如下表:
(1)此实验所用滑轮的个数至少是____个,其中动滑轮有_____个。
(2)第一次实验测得滑轮组的机械效率为________,第二次实验时滑轮组的机械效率______(选填“大于”“小于”或“等于”)第一次的机械效率。
次数 钩码重/N 钩码上升高度/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计移动距离/cm
1 2 10 0.8 40
2 5 5 1.5 20
3
2