第十一章 第10课时 机械效率的测量实验-【课时提优计划作业本】2024-2025学年九年级物理上册（苏科版）

第十一章简单机械和功 第10课时机械效率的测量实验 知识导引 1.在“测量滑轮组的机械效率”的实验中 (1)实验原理是 (2)需要直接测量的物理量是 和 (3)需要的测量工具是 和 (4)在测量绳端拉力时，应 拉动弹簧测力计，使钩码 上升. 2.影响滑轮组机械效率的因素有 和 课堂作业 1.用如图所示的实验装置探究滑轮组的机械效率，下列说法正确的是 A.实验时可以在弹簧测力计静止时读数 B.实验时不用刻度尺也可以测量出滑轮组的机械效率 C.滑轮组的机械效率与动滑轮重力的大小无关 D.同一滑轮组的机械效率随所挂钩码重力的增大而增大，最终可以达到100% 2.为了研究机械效率与哪些因素有关，小明同学提出两个猜想，猜想一：机械效率与物重G物 有关：猜想二：机械效率与动滑轮重G动有关.为了验证猜想，小明先用如图甲所示的装置不 断改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出？与G物的关系图像如图乙的图线α 所示：然后换用另一个不同重量的动滑轮，不断改变G物，计算并绘出？与G物的关系图像如 图乙的图线b所示.根据图像他 () A.只能验证猜想一 B.只能验证猜想二 C.既不能验证猜想一，也不能验证猜想二 D.既能验证猜想一，也能验证猜想二 ∠∠E∠L LELL∠ 4/% Gie/N Z 甲 乙 (第2题) (第3题) 3.某实验小组分别用如图甲、乙所示的两个滑轮组（每个滑轮重均相同）匀速提起相同的重物， 所用的拉力分别为F和F2,机械效率分别为和，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是 () A.F1>F,= B.F1<F2,n= C.F,<F,> D.F>F 31 课时提优计划作业本物理九年级上>》》》 4.某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示，第1、2、3次实验装置 分别如图甲、乙、丙所示 实验次数 1 3 钩码重G/N 2 4 4 钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1 有用功W有阳小 0.2 0.4 弹簧测力计拉力F/N 0.9 1.6 1.1 $ 弹簧测力计移动距离：m 0.3 0.3 0.5 名 总功Wa刀 0.27 0.48 0.55 甲 丙 机械效率n% 74.1 83.3 (1)比较第1次实验和第2次实验，可得出结论：使用同样的滑轮组，提升的钩码越重，滑轮 组的机械效率越 (2)第3次实验中所做的有用功是 J,机械效率是 %(百分号前保留1位小 数).完成图丙中滑轮组的组装 (3)第3次实验中动滑轮个数比第2次实验多，动滑轮自重增大，对动滑轮所做的额外功 (选填“增大”“不变”或“减小”)，因而，由第2、3次实验可知：滑轮组的机械效率 与动滑轮自重有关 (4)综合上述结论，提高机械效率的方法有增大有用功， 额外功.具体措施为 动滑轮自重， 摩擦。 物重.（以上均选填“减小”或“增大”） (5)如果在弹簧测力计静止时读出拉力大小，所计算的机械效率比实际值 ,因此，在 实际操作时，应竖直 拉动弹簧测力计 课后作业 5.某同学提出了五种提高滑轮组机械效率的方法：①使用轻质的滑轮：②用滑轮组提升很轻的 物体；③在滑轮的轮与轴之间涂些润滑油：④多绕上几段绳子：⑤增加提升物体的重力.其中 可行的是 ( A.①②⑤ B.①③⑤ C.②④ D.①④ 6.一个滑轮组改进后提高了机械效率，用它把同一物体匀速提升相同的高度，改进后与改进前 相比 () A.做的有用功减少了 B.总功不变，有用功增加了 C.总功不变，额外功减少了 D.有用功不变，总功减少了 7.将规格完全相同的滑轮用绳子绕成图中的甲、乙滑轮组.使用甲、乙 滑轮组分别匀速提升重力为G,G的两个物体，升高相同的高度，绳 子自由端施加的拉力大小分别为F1和F2,物重G>G2,不计绳重 卤 和摩擦.则下列判断正确的是 分 乙 A.拉力F1一定大于F B.乙滑轮组的机械效率较高 C.甲、乙滑轮组做的有用功相同 D.甲滑轮组做的额外功与有用功的比值较小 32 第十一章简单机械和功 8.小华用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，他将两个钩码悬挂在B点， 在A点用弹簧测力计沿竖直方向拉动杠杆，使其绕O点缓慢转动，带动钩 码上升一定的高度h(不计摩擦) A.在杠杆转动过程中，弹簧测力计的示数会变小 B.仅增加钩码的个数，拉力所做的额外功增大 C.仅将拉力的作用点从A点移到C点，杠杆的机械效率不变 D.仅将钩码的悬挂点从B点移到C点，拉力做的总功变大 9.(2022·新發)如图所示，斜面的长为高的4倍，物体恰能在斜面上自由匀 速下滑，下滑一段距离的过程中，该物体重力做的功和克服阻力做的功相 等.若用平行于斜面向上的拉力F将物体匀速拉上斜面时，斜面的机械效率为 A.20% B.25% C.50% D.75% 10.如图所示，用手沿竖直方向匀速拉绳，使挂在动滑轮下面重为G的物体缓缓上升，动滑轮的 重力不可忽略，现改变物体的重力G,则动滑轮的机械效率？与物体重力G的关系图像可 能为 n G B D 11.(2022·南通)用如图甲所示滑轮组做“探究动滑轮的重力对滑轮组机械效率的影响”实验. 实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重力，每次实验都匀速竖直拉动绳 端使物体上升10cm,不计绳重，实验数据如下表所示 次数 Gu/N Ga/N F/N 7% 1 6.0 0.3 2.2 90.9 2 6.0 1.0 3 6.0 1.9 2.9 69.0 甲 6.0 3.2 3.4 58.8 (1)每次实验绳端移动距离为 cm. (2)第2次实验中拉力F的示数如图乙所示，为 N:第2次实验中滑轮组的机械效 率为 %.分析数据可知：在物重不变的情况下，动滑轮越重，滑轮组的机械效率 越 (3)实验中若仅增大绳端移动的距离，则滑轮组的机械效率将 (4)本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比 例 (选填“变大”“变小”或“不变”) 33 课时提优计划作业本物理九年级上)))》 12.小明用如图所示装置探究斜面的机械效率，实验前他有如下猜想 A.斜面的机械效率可能与物体所受的摩擦力有关； B.斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关 (1)实验中，沿斜面拉动物体时，应使其做 运动. (2)下表是小明在探究过程中记录的两次对比实验数据. 表1 次数 物体 物重GN拉升高度h/cm拉力F:N 拉动距离s/cm 机械效率% 1 木块 6 10 1.20 100 50 小车 6 12 0.75 120 ①第2次实验中，斜面的机械效率为 %. ②进行这两次对比实验是为了研究斜面机械效率与 的关系 ③第1次实验中，木块所受摩擦力为 N. (3)小明进一步研究，将长50cm的木板搭成倾角不同的斜 表2 面，用弹簧测力计把重为5N的物块从斜面底端拉至顶 L/m 0.450.400.350.30 端的过程中，额外功W颜弊与斜面的水平长度L(木板在 W%/10.900.800.700.60 水平面上的正投影长度)的关系如右表所示 ①由表格中信息可知：W微外与L成 比 ②当斜面的水平长度L=0.40m时，拉力做的总功为 J ③若将木板平放在水平桌面上，水平匀速拉动木板上的物块时，弹簧测力计的示数为 N. 13.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时，弹簧测力计的示数F为 N,钩码总重G为1N,钩码上升高度h为0.1m,弹簧测力计上升高度s为 0.3m,则杠杆的机械效率为 (百分号前保留1位小数).请写出使用该杠杆时 需做额外功的一个原因： (2)为了进一步探究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一名同学先后将钩码挂在A、B两 点，测量并计算得到如下表所示的两组数据， 钩码 钩码总重 钩码竖直上升 拉力 弹簧测力计竖直 机械 次序 悬挂点 G/N 的距离h/m F/N 上升的距离s/m 效率？% A 1.5 0.10 0.7 0.30 71.4 2 B 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力有关，钩码越重其机械效 率越高”的结论？答： ,请简要说明两条理由：① ② 34F=F×2物=240N×2×1m/s=480W(3)W6m=Gh= 400N×5m=2000J,Wa=Fs=240N×2×5m=2400J, 2-WmX100%-2000×100%≈83.3%解析：见 2400J 答案. c) 经典提优 12.BC解析：由题图甲可知，承重绳子的段数H=3,若不计 绳重与摩报，此滑轮组的机梳效率一器×10%-一× 解析：(1)第1次实验和第2次实验用的滑轮组是相同的，第 h 100%= 2次实验中钩码重力较大，第1次实验机械效率是74.1%， 1 -×100%= 6。×100%,则1 G十Ga 3 (G+G》X3h 第2次实验机械效率是83.3%，第2次实验滑轮组的机械效 率更高，由此得出结论：使用同样的滑轮组，提升的钩码越 1+号已知感图乙中纵轴表示机械效率的倒数，由此可 重，滑轮组的机械效率越高.(2)第3次实验中所做的有用功 知，则横轴可能表示名或G。 W6w=Gh=4N×0.1m=0.4J:又因为Wa=Fx=1.1N× 第10课时机械效率的测量实验 5m=051.则机被效率)×10%=号× 100%≈72.7%：根据第3次实验中弹簧测力计移动的距离 知识导引 可知，物重由5段绳子承担，由“奇动偶定”的规律可知，绳子 _W地×100%(2)钩码的重力G钩码提升的高 1.(1)”w路 的周定端在动滑轮上.(3)在此实验中，额外功主要是克服动 度h拉力大小F绳端移动的距离s(3)弹簧测力计刻 滑轮重力和绳子与滑轮之间的摩擦力做的功，动滑轮越重， 度尺(4)竖直、匀速缓慢2.物体重力动滑轮自重 所做的额外功越多，(4》若不计绳重和摩擦，有用功W厘 绳重及摩擦 领外功W作Gh,由公式？二WX1 课堂作业 (G指 1.B解析：若在弹簧测力计静止时读数，则不能体现出绳 Gn+C方X100%=Cn十G×10%可知，减小动滑轮的 子与滑轮间的摩擦对机械效率的影响，拉力偏小，总功偏小， 重力，可以减小额外功，提高机械效率：增大物体的重力，可 -W盟X1O0%可知，此时所测的机械效率偏大，A错 根据？一Wa 以增大有用功，也可以提高机械效率，综上所述，提高机械效 率的方法有增大有用功，减小额外功，具体措施为减小动滑 误：因n=3,则滑轮组的机械效率？= W×10%-0× 轮自重，减小摩擦，增大物重.(5)实验中应该沿竖直方向匀 W 速拉动弹簧测力计，如果在弹簧测力计静止时读出拉力大 Gh G 100%-示3×100%-示×100%，所以实验中可以不测 小，由于没有了摩擦，额外功变小，在有用功不变的情况下， 量h和s,即可以不用刻度尺，B正确：在物重、绳重和摩擦一 机械效率就会变大 定时，动滑轮越重，克服滑轮重力做的额外功越多，有用功在 课后作业 总功中所占的比例越小，机械效率越低，即滑轮组的机械效 5.B解析：①使用轻质的滑轮，在有用功不变的情况下，额 率与动滑轮重力大小有关，C错误：使用滑轮组时不可避免 外功诚少了，可提高滑轮组的机械效率：②用滑轮组提升很 轻的物体，有用功减少了，有用功在总功中占的比例碱小，会 地要克服动滑轮重力、绳重和摩擦而做额外功，使得有用功 小于总功，机械效率不会达到100%，D铝误. 使滑轮组的机械效率降低：③在滑轮的轮与轴之间涂些润滑 油可减小摩擦，在有用功不变的情况下，域少了额外功，可提 2.D解析：由图线a或者图线b可知，当动滑轮的重力一定 高滑轮组的机械效率：①多绕上几段绳子，有用功、额外功 时，滑轮组的机械效率随物重的增大而增大，故可以验证猜想 总功都不会发生变化，不能提高滑轮组的机械效率：⑤增加 一；由图线：和图线b可知，提升物体的重力相同时，动滑轮的 提升物体的重力，在额外功一定的情况下，增大了有用功，可 重力不同，滑轮组的机械效率不同，故也可以验证猜想二. 提高滑轮组的机械效率，综上所述，可提高滑轮组机械效率 3.A解析：不计绳重及摩擦，则拉力F=上(G十Ga),由 的方法是①)⑤. n 题图可知，承重的绳子段数分别为1=2、2=3，则绳子受到 6.D解析：把同一物体匀速提升相同的高度，有用功 W有w=Gh,前后两次做的有用功不变，A,B错误：有用功一 的拉力分别为B一豆(G+G),F■3(Gm+G),故 W一 E,>F7=W×100%= 定，机械效率增加，由公式？w义100%=W十W Gs Xh 一×100%= 1(Gm+Ga)Xnh 100%可知，总功减小，额外功减小，C错误，D正确， 7.D解析：由题图可知，甲、乙滑轮组中的承担物重的绳子 G 段数n分别为3和2，且物重G>G,动滑轮重G角相同，不 G指十G -×100%,动滑轮重相同，物体重力相同，滑轮组的 机械效率相同，即=作· 计绳重和摩擦，由下=六(G+G)可知，上与户的大小关 4.(1)高(2)0.472.7如图所示(3)增大(4)诚小 系不能确定，A错误：已知物体上升的高度h相同，且物重 减小减小增大(5)大匀速 G,>G2,动滑轮重G相同，由公式W省州=Gh、W4=G方 ·13· 可知，甲滑轮组做的有用功大于乙滑轮组做的有用功，两者做 摩擦引起的额外功占总额外功的比例变小. 的额外功相同，则甲滑轮组做的额外功与有用功的比值较小， 12.(1)匀速直线(2)①80②物体所受摩擦力③0,6 C错误，D正确：由公式习一W元 _W×100%=W布十W许 W用 (3)①正②2.3③2解析：(1)沿斜面拉动物体时，为使 弹簧测力计的示数稳定，便于读数，应尽量使物体做匀速直 100%可知，在额外功相同时.甲滑轮组做的有用功大，其机域 W艇X 效有较高，B错误， 线运动.(2①第2次实验时斜面的机械效率？一W 8。C解析：弹簧测力计拉力方向始终为竖直向上，阻力不 变，动力臂减小，阻力臂变小，根据相似三角形的知识可知， ×1o%-9是×1o%-0K. 100%=F 动力臂与阻力臂的比值不变，因为阻力不变，根据杠杆的平 ②由题表1可知，物体的重力是相同的，小车与斜面间的摩 衡条件可知，动力不变，即弹簧测力计的示数不变，A错误： 擦和木块与斜面间的摩擦大小不同，故探究的是斜面的机域 克服杠杆重力做的功为额外功，仅增加钩码的个数，杠杆重 效率与物体所受摩擦力的关系，③第1次实验中拉力做的有 力和杠杆上升的高度不变，拉力所做的额外功不变，B错误： 用功W=Gh:=6N×0.1m=0.6J,拉力做的总功 仅将拉力的作用点从A点移到C点，钩码和杠杆的重力不 W,=F1=1.2N×1m=1.2J,则额外功W=W1 变，上升的高度不变，则有用功不变，额外功也不变，总功不 W1=1.2J-0.6J=0.6小，木块所受摩擦力f=W型 变，根松？W×100%可知.杠杆的机板效率不变.C正 0,6」=0.6N.(3)①由题表2中实验数据可知，W%与L成 I m 确：仅将钩码的悬挂点从B点移到C点，钩码还是上升到原 正比.②当斜面的水平长度1.=0.4m时，W额外=0.8J,根据 米的高度，有用功不变，而杠杆提升的高度变小，克服杠杆重 勾股定理可知，斜面高度h一0.3m,此时有用功W有m一 力做的功变小，即额外功变小，所以拉力做的总功变小， (Gh=5N×0.3m=1.5J.总功Wa=W有m+W4=1.5J十 D错误， 0.8J=2.3」.③当木板平放在水平桌面上，斜面的水平长度 9.C解析：物体在斜面上匀速下滑时，重力做的功为W, 克服摩擦力做的功为W,,W。=W,,当物体被匀速拉上斜面 L-0.5m,因额外功与L成正比，故45m-5m,则 0.9J W新科 时，物体对斜面的压力和接触面的粗糙程度不变，则物体受 到的摩擦力大小不变，此时拉力做的功W。=W:十W, w=1小，摩擦力了-"空=。=2N,此时物块做匀迷 L 2m。则机核效率y化×10%-是×10%=0%. 直线运动，由平衡条件可得，弹簧测力计的示数F一了=2N 13,(1)0.566.7%克服杠杆自身的重力做功（或克服摩 10.B解析：动滑轮的重力不可忽略，则克服绳重，动滑轮 擦力微功)(2)不能实验时钩码没有挂在同一位置仅 的重力和绳与滑轮间的摩擦所做的功为额外功，从摩擦角度 根据一次实险所得出的结论是不可靠的解析：(1)由题图 考虑，随着物体重力的增大，滑轮与绳子间摩擦增大，则额外 可知，弹簧测力计的分度值是0.1N,所以它的示数是0.5N, 功增大：同时，物重增大，有用功也增大，有用功和总功的比 竖直向上匀速拉动弹簧测力计时，拉力不变，则F仍为0.5N: 值增大，即机械效率逐渐增大，但由于摩擦也在增大，故？与 在实验过程中，Wm=Gh-1N×0.1m=0,1J,W=Fx G不成正比，当物重越来越大，有用功远大于额外功时，机械 W有组大 效率无限接近100%，B符合题意 0.5N×0.3m=0.15小.所以杠杆的机械效率刀w量 11.(1)30(2)2.580低(3)不变(4)变小解析： 100%=0.1) (1)由题图甲可知，滑轮组中承重的绳子段数=3，则每次实 一0.15×100%≈6,7%：在本实验中，克服杠杆自重 验绳端移动的距离=3h=3×10cm=30cm.(2)弹簧测力 做功和克服摩擦力做功是产生额外功的主要原因.(2)根据 计的分度值为0.1N,示数为2.5N:每次实验中的有用功 题表中的实验数据不能得出实验结论，原因是分析机械效率 Wm=GM=6.0N×10×102m=0.6J,第2次实验中滑 的影响因素应采取控制变量法，研究提起的物重和杠杆机械 效率的关系时，应保持钩码所挂的位置不变：应进行多次实 轮组做的总功W=F￥=2.5N×30×102m=0.75J,则 验，分析多组数据，才能得出普遍性结论，仅根据一次实验数 第2次实验中滑轮组的机械效率至-票×10%=× 据得出的结论具有偶然性，是不可靠的」 100%=80%:分析题表中数据可知，在物重不变的情况下，动 第11课时机械效率的计算 滑轮越重，滑轮组的机械效率越低.(3)实验中若仅增大绳端 知识导引 移动的距离根据Ww100%=会X100%= Fs 下·h 1.00gX106%②G ×100% nF ×100%③G+G 100%=G量×100%可知，滑轮组的机械效率不变，(4)实验中由 nF (20骨×100%@×10%2.1×100% Fs 摩擦引起的额外功占总额外功的比例为W ,W×100%= Gh。×100%(3)F-上×100% (2)Gh+fs F￥ Wew-w×100%=FB=Ch-Gah×10o%= 课堂作业 Wa一W有图 Fs-Gn h 1.(1)Wm=(Gh=350N×1m=350J(2)承担物重的绳 3F一G一G×100%.由此可得第1,2,3,4次实验中由摩擦 3下一Gw 子段数1=2.7-W×100%=×10%=p× Fs 引起的额外功占总额外功的比例分别为50%，33,3% 29.6%,23.8%,则在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由 -号×100%=2280N×100%=70%(3)因为不 100%-2F 350N ·14