实验20 测量滑轮组的机械效率-【实验攻略】备战2024年中考物理必考实验精讲练

实验20 测量滑轮组的机械效率（原卷版） 在力学探究型实验中，《测量滑轮组机械效率》是最为典型的实验。通过测量滑轮组的机械效率，加深对机械效率的理解，同时准确理解有用功、额外功和总功，并对影响滑轮组机械效率的因素建立感性的认识。 《测量滑轮组机械效率》虽然出现的概率不高，但此实验同样属于必考实验之一。所占分值一般在3-7分之间。该实验应着重从实验方法、实验过程和实验现象，得出的结论等方面入手，了解实验的基本内容。 由于考查的环节或是角度不同，考查的方式也就明显不同，因此在平时的复习中，要尽可能的引导学生对每个知识点、每个环节要做到理解和掌握。新课程改革以来，各地中考命题中涉及不同版本教材外的物理探究实验逐年在出新。但纵观其考查内容，大都来源于学生生活实际、规律和和方法。所以学生只要抓住方法、应用得当，一般都能轻松解决。 实验探究-测量滑轮组的机械效率 【实验原理】 【实验设计】 (1)组装一个滑轮组，使用该滑轮组分别提起重力不同的物体，比较每次的机械效率； (2)换用较重的动滑轮，组装和(1)相同的滑轮组，使用该滑轮组分别提起和(1)相同的重物，比较和(1)提起相同重物时的机械效率。 【实验器材】刻度尺、钩码、弹簧测力计、滑轮、长约2m的细绳、铁架台等。 【实验过程】 (1)用弹簧测力计测出钩码所受的重力G并填入表格； (2)按照图甲组装滑轮组，分别记下钩码和绳端的位置； (3)如图乙所示，匀速缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，从弹簧测力计上读出拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格中； (4)利用公式计算出有用功W有、总功W总、机械效率η并填入表格中； (5)改变钩码的数量，重复上面的实验（多次实验，消除偶然因素）； (6)换用较重的动滑轮组成滑轮组，重复(2)~(5)步，将实验数据记入表格。 【实验数据】 实验次数 钩码所受的重力G/N 提升高度h/m 有用功W有/J 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 总功总J 机械效率η 1 1.5 0.2 0.3 0.7 0.6 0.42 71% 2 3 0.2 0.6 1.2 0.6 0.72 83% 3 4.5 0.2 0.9 1.7 0.6 1.02 88% 4 1.5 0.2 0.3 0.9 0.6 0.54 56% 5 3 0.2 0.6 1.4 0.6 0.84 71% 6 4.5 0.2 0.9 1.9 0.6 1.14 79% 【数据分析】 (1)由1、2、3三次实验可知，使用同一滑轮组，当提升重为1.5N的钩码时，它的机械效率是71%；当提升重为3N的钩码时，它的机械效率是83%；当提升重为4.5N的钩码时，它的机械效率是88%； 可见，同一机械在不同做功过程中使用，其机械效率不同.同一滑轮组，提升的物体越重，其机械效率越高。 (2)由1、4(2、5或3、6)两次实验可知，使用两个动滑轮重量不同的滑轮组提升相同的钩码升高相同高度，做的有用功相同，动滑轮较重的所做的额外功多，机械效率低。 【数据结论】 (1)使用同一滑轮组提升重力不同的物体时，机械效率不同，被提升的物体越重，机械效率越高； (2)使用不同的滑轮组提升同一物体时，升高相同的高度，动滑轮较重的(或动滑轮多的)滑轮组的机械效率较低。 《测量滑轮组机械效率》常考问题： 1.测量过程中，物体应做什么运动：匀速直线运动； 2.使用不同滑轮组提升同一物体时，影响机械效率的因素：动滑轮越重，机械效率越低； 3.改进措施：（1）增加被提升物体的重力；（2）减轻动滑轮自重；（3）减小机构间的摩擦； 4.机械效率的计算：利用机械效率的公式； 5.改变钩码数量，进行多次测量的目的：多次测量，消除偶然因素； 6.物体被提升的高度会影响滑轮组机械效率吗：不会； 7.弹簧测力计的使用与读数：正确使用与读取读数； 8.绳端移动的距离与物体移动距离的关系：h=ns。 9.实验中分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置的目的是：便于测量钓码和弹簧测力计移动的距离； 10.实验中，为什么要匀速缓慢拉动弹簧测力计：使弹簧测力计示数稳定，便于读出拉力大小； 11.同一滑轮组，改变钩码数量时，机械效率一样吗：不一样； 12.机械效率的大小与钩码重有什么关系：同一滑轮组，提升的钩码越重，机械效率越大； 13.如果没有刻度尺，能否测出滑轮组的机械效率：能。对于已经组装好的滑轮，s=nh，则机城效率η=W有/W总=Gh/FS=Gh/Fnh=G/nF。因此，只要查出绳子的段教，即可算出滑轮组的机械效率，无需测量h和s的大小； 14.若忽略绳重和摩擦，滑轮组的机械效率除了与提升的物重有关外，还与什么因素有关：