第六节 制作简易升降机（分层作业）物理新教材北师大版八年级下册

9.6 制作简易的升降机 目录 【考点过关练】 2 考点01 测量滑轮组的机械效率 2 考点02 测量杠杆的机械效率 4 考点03 测量斜面的机械效率 6 【真题实战练】 9 【重难创新练】 13 考点01 测量滑轮组的机械效率 1．在“测量滑轮组的机械效率”实验中，忽略绳重及摩擦。    钩码总重 钩码上升高度 弹簧测力计示 弹簧测力计移动距 2 （1）如图甲是小英实验中的情景，小才在小英实验的基础上，再增加一个滑轮进行实验，也将钩码提升相同高度，如图乙所示。小才多使用一个滑轮，目的是 。 （2）这两名同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，它们的机械效率 （选填“相同”或“不相同”）。 （3）如果可以将钩码更换成任意重物体，挂在图甲的滑轮组下，根据题中已有的信息。可以计算出滑轮组的机械效率最大值为 。 二、实验题 2．某实验小组用下图所示的实验装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如表所示。 物理量 实验次数 1 2 3 4 钩码重G物/N 0.5 1.0 1.5 2.0 钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1 0.1 绳端拉力F/N 0.3 0.5 0.7 0.9 绳端移动距离s/m 0.3 0.3 0.3 0.3 机械效率 67% 71% 74% (1)实验中应竖直向上 拉动弹簧测力计； (2)第1次实验滑轮组的机械效率是 ；（保留两位有效数字） (3)分析以上数据可知，使用同一个滑轮组提升重物时，被提升物体的重力越 ，滑轮组的机械效率越高； (4)若在第4次实验结束后，小明又在滑轮的轮轴处加润滑油，此时滑轮组的机械效率将 （选填“大于”“等于”或“小于”）74%。 3．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，小慧同学用下图所示的滑轮组分别做了三次实验，第一次使用塑料滑轮，第二次使用铝制滑轮，第三次使用铁制滑轮，实验数据记录如下表： 实验次数 物重 物体上升的高度 弹簧测力计的示数 弹簧测力计上升的距离 机械效率 1 3 10 1.6 30 62.5% 2 3 10 2.0 30 50.0% 3 3 10 2.5 30 (1)这个实验使用的测量工具是弹簧测力计和 。 (2)在实验操作中，小慧应 并匀速拉动弹簧测力计。 (3)在表中的空格处第三次实验的机械效率为 。 (4)从实验数据分析可知：提升同一物体，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 （选填“高”或“低”）。 (5)若不计摩擦和绳重，用图中所示铝制滑轮装置提起6N的物体时，弹簧测力计的示数为3N，则铝制滑轮的重力是 N；此时用该装置提起重力小于或等于 N的物体，不会省力。 4．测量滑轮组的机械效率 1.实验原理： 。 2.实验装置 3.测量的物理量： 、钩码提升的高度h、拉力F、 。 4.测量工具： 和 。 5.操作说明：实验中应沿 方向 拉动弹簧测力计使钩码升高。 6.实验结论：同一滑轮组，提升的重物越重，机械效率越 。提升相同重物，动滑轮个数越多，机械效率越 ，但越 力。 考点02 测量杠杆的机械效率 5．亲爱的同学，请你运用所学知识回答下列问题。 (1)实验小组研究定滑轮特点时，做的实验如图甲所示，据此可证明：使用定滑轮不省力，但可以 。他们通过进一步分析还发现：使用定滑轮时，其相当于一个 杠杆； (2)图乙所示的是“探究动滑轮工作特点”的实验装置，小明记录的数据如下表。分析数据可得：钩码越重，拉力F与钩码重的比值越接近 （填数值）。由此他推断得出：在不计动滑轮重和摩擦时，使用动滑轮可以省 的力； 实验次序 1 2 3 钩码重/N 2 4 6 测力计示数/N 1.1 2.1 3.1 (3)小敏用图丙所示的实验装置测定杠杆的机械效率。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，测力计的示数如图丙所示，钩码的总重力G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m时，C点上升了30cm，则杠杆的机械效率为 ；（结果精确到0.1%） ②实验中若提升的钩码重力一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是 ； ③若只将钩码的悬挂点由A移至B，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 6．如图所示是“测量杠杆机械效率”的实验。 (1)实验时，要始终竖直向上 （选填“加速”或“匀速”）拉动弹簧测力计，使杠杆从B位置转动到C位置； (2)实验中，若保持物重和物体所在杠杆的A位置不变，减轻杠杆的自重，把物体提高相同的高度，测得的机械效率会 （选填“增大”、“减小”或“不变”）的。 7．小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，杠杆的质量分布均匀，右端固定在O点，杠杆可绕O点在竖直平面内转动： （1）该实验中杠杆所做的额外功主要是 ； （2）当总重为G的钩码悬挂在A点时，弹簧测力计作用在B点，将钩码缓慢提升高度h1，此时弹簧测力计的示数为F1，且B端上升的高度为h2，则杠杆的机械效率η1 （用物理量符号表示）； （3）若保持弹簧测力计作用在B点的位置不变，将钩码从A点移到C点，并将钩码缓慢提升相同的高度，则弹簧测力计的示数F2 F1，杠杆的机械效率η2 η1（选填“>”、“<”或“=”）。 8．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，将杠杆拉至图中实线位置，测力计的示数F为 N。钩码总重G为1.0 N，钩码上升高度h为0.1 m，测力计移动距离s为0.3 m时，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）为了进一步探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，测量并计算得到如表所示的两组数据： 实验序号 钩码挂点 钩码总重G/N 钩码移动的距离h/m 拉力F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η/% 1 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，钩码越重其效率越高”的结论? 答： （填“能”或“不能”），请简要说出两条理由：① ；② ； （3）若仅将钩码从A点改挂到B点，其他因素不变，则杠杆的机械效率将 （填“变大”“变小”或“不变”），理由是 。 考点03 测量斜面的机械效率 9．斜面是在生活和生产中常见的简单机械，也是物理实验中常用的实验器材。 (1)使用斜面提升物体可以省力。如图所示，将重50N的木块放在长1m、高0.2m的斜面上，沿斜面向上匀速拉动弹簧测力计，记下弹簧测力计的示数为16N，则该斜面的机械效率为 %，木块在斜面上运动时受到的滑动摩擦力为 N。 (2)继续探究，可以得出结论∶斜面越陡，省力越 （选填“多”或“少”），机械效率越 （选填“高”或“低”）。 10．在“测量提升物体所做的功”的实验中，小李所在的实验小组利用长木板、木块组装，进行下图所示的实验，并将实验数据填入下表中。 斜面长度s/m 沿斜面的拉力F/N 小车重力G/N 斜面高度h/m 0.8 0.6 2.0 0.2 (1)该实验的主要目的是 ； (2)根据实验目的，分析测量结果，你认为最合理的结论是（　　）； A．利用斜面提升物体可以省力 B．利用斜面提升物体既可以省力，也可以省功 C．利用斜面提升物体可以省力，但费距离，不省功 D．斜面越陡越不省力，斜面越陡，可以省距离 (3)生活中常见的斜面有 （写出一个）。 11．实验小组的同学们在做“探究斜面的机械效率”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，如图所示，收集了表中的实验数据。 实验次数 斜面长度s/m 斜面高度h/m 物块重力G/N 拉力F/N 机械效率η 1 1 0.2 5 2.5 40.0% 2 1 0.4 5 3.4 58.8% 3 1 0.6 5 4.2 71.4% 4 1 0.6 5 5.0 (1)分析表中实验1、2、3的数据可得出：斜面倾斜程度越小越 （选填“省”或“费”）力。 (2)该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上毛巾，目的是 ；保持斜面高度和长度与第3次实验相同，他们测得这种情况下斜面的机械效率为 。 (3)把第4次实验数据与表中数据综合分析可得出：斜面的机械效率与 和 有关。 (4)当用弹簧测力计通过细线沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力 （选填“大于”“小于”或“等于”）物块所受的摩擦力。 12．在日常生活和工农业生产中，提高机械效率有着重要的意义。提高机械效率，要从研究影响机械效率的因素出发，寻求办法。 (1)为了探究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮，利用图甲和图乙装置进行实验，并把数据整理记录在表格中。 实验次数 滑轮材质 钩码重G/N 钩码提升的高度h/m 有用功W有/J 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 总功W总/J 机械效率η 1 铝 1 0.1 0.1 0.6 0.3 0.18 56% 2 铝 2 0.1 0.2 1.0 0.3 0.3 67% 3 铝 2 0.2 0.4 1.0 0.6 0.6 67% 4 塑料 2 0.2 0.4 0.8 0.6 0.48 83% 5 塑料 2 0.2 0.4 2.1 0.2 0.42 95% ①比较1和2两次实验发现∶在所用滑轮组一定时，提升的钩码 ，机械效率越高； ②比较 两次实验发现∶在所用滑轮组一定时，机械效率与提升钩码的高度无关； ③第5次实验是利用了图 的装置完成的，判断依据是 ； ④利用图甲的装置，把重6N的物体用2.5N的拉力匀速拉起，滑轮组的机械效率为 ； (2)小明利用图丙装置进行实验发现∶斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用 的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率； (3)实验表明∶额外功越小，总功越接近有用功。进一步推理得出∶假设没有额外功，总功等于有用功。可见使用任何机械都 （选填“省功”或“不省功”）。 1．（2024·四川绵阳·中考真题）某同学用弹簧测力计、刻度尺、钩码等实验器材，测量如图甲、乙所示的滑轮组的机械效率，正确进行实验后，测出的数据如下表： 物理量 实验1 实验2 实验3 钩码所受总重力G/N 4 6 4 钩码上升的高度h/m 0.1 0.1 0.1 绳端拉力F/N 2.0 2.8 1.4 绳端移动的距离s/m 0.3 0.3 0.5 机械效率 67% 71% ？ (1)通过分析表中数据可知，实验2获得的数据，是使用 （选填“甲”或“乙”）图所示装置获得的； (2)对比实验1和实验2的数据，可以得出（　　）（选填序号） A．提升相同重量的钩码，滑轮组中动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越低 B．提升相同重量的钩码，滑轮组中动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越高 C．同一滑轮组的机械效率随钩码重力的变化而变化，钩码重力越大，机械效率越低 D．同一滑轮组的机械效率随钩码重力的变化而变化，钩码重力越大，机械效率越高 (3)实验3中滑轮组的机械效率是 。 2．（2023·湖南湘潭·中考真题）用图所示装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表：    实验次数 钩码重力 G/N 钩码上升高度h/cm 拉力 F/N 绳子自由端移动距离s/cm 机械效率η 1 2.0 5 1.0 15 66.7% 2 4.0 5 1.8 15 74.1% 3 4.0 10 1.8 30 74.1% 4 6.0 5 2.5 15 （1）实验过程中，缓慢竖直拉动弹簧测力计，使钩码向上做 运动。第 1次实验时，钩码上升的时间为 3s，此过程中，绳子自由端上升的速度为 m/s； （2）第4次实验时所做的有用功为 J， 滑轮组的机械效率是 %； （3）分析 1、2、4次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越 （选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高； 分析 2、3次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 （选填“有关”或“无关”）； （4）用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是 。 A． 换用更轻的动滑轮B． 加快提升物体的速度 3．（2023·黑龙江绥化·中考真题）如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用甲、乙、丙三个实验装置进行实验，测得的实验数据如下表。（钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大）    实验次数 钩码重力G/N 提升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 0.3 2 8 0.1 3.2 0.3 83.3% 3 8 0.1 2.0 0.5 80.0% （1）在实验中，应沿竖直方向 拉动弹簧测力计； （2）第一次实验中，如图所示，弹簧测力计的示数是 N，机械效率是 （精确到0.1%）； （3）由1、2两次实验数据可得出结论： ； （4）由 两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低； （5）在第三次实验操作的基础上，如图丁所示改变绳端拉力方向，测得的滑轮组机械效率将 。（选填“偏高”“偏低”或“不变”）    4．（2023·江苏扬州·中考真题）在学习了机械效率的相关知识后，课外研究小组有同学猜想：同一个机械的机械效率是不变的。为了验证猜想，他们用如图所示的滑轮组进行实验，改变钩码个数，用弹簧测力计沿竖直方向拉着细绳，使钩码匀速向上运动，测得的数据如表1。    表1 实验次数 钩码重 钩码上升的高度 绳端拉力 绳端移动距离 有用功 总功 机械效率 1 2 0.1 1.0 0.3 0.2 0.30 66.7 2 3 0.1 1.4 0.3 0.3 0.42 71.4 3 5 0.1 2.2 0.3 0.5 0.66 75.8 （1）分析表中的数据，他的猜想是 （选填“正确”或“错误”）的； （2）实验小组又进行了如下的探究：改变滑轮的个数组成不同的滑轮组，仍用弹簧测力计沿竖直方向向上匀速拉动细绳，测得的数据如表2； 表2 实验次数 动滑轮个数 钩码重 绳端拉力 钩码上升的高度 绳端移动距离 有用功 总功 机械效率 4 1 6 3.6 0.2 0.4 1.2 1.44 83.3 5 2 6 2.4 0.2 0.8 1.2 1.92 62.5 6 3 6 2.2 0.2 1.2 1.2 2.64 45.5 分析数据可知：物重相同，动滑轮个数越多越省力，但机械效率越 。进一步分析还发现，当滑轮组越来越省力时，它的额外功越来越大，甚至会出现额外功 有用功的情况，所以设计一个机械模型时，既要考虑省力，还要考虑 ； （3）根据表2中的数据，如果增加动滑轮个数继续实验，将会出现的困难是 ，你的改进方法是 。 5．（2022·山东潍坊·中考真题）许多实验器材在物理实验中能被重复利用，斜面就是其中之一。请完成下列利用斜面进行实验的有关内容: （1）图甲所示实验中，为便于测量小车在斜面上的运动时间，应使斜面保持 （选填“很大”或“很小”）的坡度； （2）图乙所示实验中，对于同一个球A，要改变A撞击木块前的动能大小，可进行的操作是 ； （3）图丙所示实验中，斜面倾斜角为，物体B重为。用弹簧测力计沿斜面拉动B时，应使B做 运动，实验中弹簧测力计示数如图所示，则所测斜面的机械效率为 。 1．（23-24八年级下·辽宁沈阳·期末）在测“滑轮组机械效率”的实验中，某同学用如图甲所示的装置进行实验，改变钩码个数，使钩码匀速向上运动，实验数据记录如表： 实验次数 钩码重G/N 钩码上升的高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 有用功W有用/J 总功 W总/J 机械效率η/% 1 2 0.1 1.0 0.3 0.2 0.30 66.7 2 3 0.1 1.4 0.3 0.3 0.42 71.4 3 5 0.1 A 0.3 0.5 0.66 75.8 （1）表格中编号A处数据应为 N； （2）该同学进一步研究实验过程，算出每一次实验中总功与有用功的差值ΔW，发现每一次都不同，可能是 ； （3）接下来该同学改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出η﹣G动关系图像，如图乙所示。分析图像可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重 。因此在生活中为了提高机械效率，滑轮的材料会选择硬度大且密度 （填“大”或“小”）的材料。分析图像中的B点可知，此时被提升物体所受的重力 （填“大于”“小于”或“等于”）3N； （4）机械效率是机械性能好坏的重要标志。结合生产生活实际，分析实验数据可知，下列提高机械效率的措施中可行的是 。 A．增加所提物体重力； B．增加重物上升高度； C．加快提升物体的速度； D．减轻机械自身重力。 2．（23-24八年级下·山东日照·期末）小明在“研究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有：刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。 （1）如图A所示，杠杆 （“是”或“不是”）平衡状态。实验前，杠杆左侧下沉，则应将左端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，直到杠杆在 位置平衡，便于在杠杆上测量并读出 的大小； （2）如图B所示，小李同学通过对数据分析后得出的结论是：动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离，小组同学交流后，小丽同学做了如图C的实验，此实验 （选填“能”或“不能”）初步说明小李同学得出的结论是错误的；图C实验中，已知杠杆上每个小格长度为5cm，每个钩码重为0.5N，当弹簧测力计斜向上拉（与水平方向成30°角）杠杆，使杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数为 ，动力×动力臂 （选填“等于”或“不等于”）阻力×阻力臂； （3）实验结束后，小明利用图D所示装置继续研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下： a．用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平； B．竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升（保持O点位置不变），在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2。 回答下列问题： ①杠杆机械效率的表达式为η= ；（用已知或测量的物理量符号表示） ②本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是 ；（不计转轴O处的摩擦） ③若只将测力计的悬挂点由B移至C，而O、A位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 3．（23-24九年级上·江苏南通·阶段练习）图甲是某居民楼前的无障碍通道，一位中年人正用轮椅推着他年迈的母亲缓缓上行，图乙是该通道斜面示意图。为了解中年人推轮椅时所用力的大小，小红和小华进行了探究。她们从斜面底端A点沿斜面确定了相距1m处的B点。（g取10N/kg） （1）使刻度尺“0”刻度线与水平地面对齐，正确测量B点高度，结果如图乙为 cm； （2）选用车轮与轮椅相同材质、花纹的小车为研究对象，进行了如下操作： ①正确使用弹簧测力计，测出小车重为2.0N，则小车的质量是 g； ②将弹簧测力计与斜面平行放置并 ，然后沿斜面方向匀速拉动小车，如图乙所示，弹簧测力计示数为 N； ③计算出将小车从A点拉到B点的过程中，拉力所做的功为 J；利用斜面将小车从水平地面提升到B点时的机械效率为 ； （3）在小车上逐渐添加重物，测出小车的总重G，测出沿斜面匀速拉动小车需要的力，计算出拉小车从A点到B点所做的功W1；计算出竖直向上将小车从水平地面提升到B点所做的功W2。以功为纵坐标，以小车总重为横坐标，建立平面直角坐标系，作出W1和W2与小车总重G的关系图像，分别如图丙中的线段a和b； ①由图像可知：用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重 （选填“有关”或“无关”）； ②若这位母亲的质量为56kg，所坐的轮椅质量为20kg，则中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，力的大小为 N。 4．（23-24八年级上·江苏无锡·期中）用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率与物重的关系，改变，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出与的关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则由图可知： （1）同一滑轮组的机械效率随的增大而 ；不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组的机械效率 （选填“变大”或“变小”或“不变”）； （2）若该滑轮组将重物体匀速提升，此时滑轮组的机械效率为 （计算结果保留一位小数）。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 9.6 制作简易的升降机 目录 【考点过关练】 2 考点01 测量滑轮组的机械效率 2 考点02 测量杠杆的机械效率 6 考点03 测量斜面的机械效率 10 【真题实战练】 14 【重难创新练】 20 考点01 测量滑轮组的机械效率 1．在“测量滑轮组的机械效率”实验中，忽略绳重及摩擦。    钩码总重 钩码上升高度 弹簧测力计示 弹簧测力计移动距 2 （1）如图甲是小英实验中的情景，小才在小英实验的基础上，再增加一个滑轮进行实验，也将钩码提升相同高度，如图乙所示。小才多使用一个滑轮，目的是 。 （2）这两名同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，它们的机械效率 （选填“相同”或“不相同”）。 （3）如果可以将钩码更换成任意重物体，挂在图甲的滑轮组下，根据题中已有的信息。可以计算出滑轮组的机械效率最大值为 。 【答案】 改变拉力的方向 相同 97.3% 【详解】（1）[1]乙与甲相比，增加了一个定滑轮，它的作用改变拉力的方向。 （2）[2]忽略绳重与摩擦，做的额外功是用来提升动滑轮的。将同一重物提升相同高度，做的有用功是相同的；将相同的动滑轮提升相同的高度，做的额外功也是相等的，所以总功也是相等的，根据机械效率的定义可以知道，机械效率也是相等的。 （3）[3]根据表中信息可以知道，当提升的物体重2N时，对绳端的拉力为0.8N，则动滑轮重为 测力计所有测量的最大力为5N，当绳端拉力为5N时，提起的物重为 此时机械效率为 二、实验题 2．某实验小组用下图所示的实验装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如表所示。 物理量 实验次数 1 2 3 4 钩码重G物/N 0.5 1.0 1.5 2.0 钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1 0.1 绳端拉力F/N 0.3 0.5 0.7 0.9 绳端移动距离s/m 0.3 0.3 0.3 0.3 机械效率 67% 71% 74% (1)实验中应竖直向上 拉动弹簧测力计； (2)第1次实验滑轮组的机械效率是 ；（保留两位有效数字） (3)分析以上数据可知，使用同一个滑轮组提升重物时，被提升物体的重力越 ，滑轮组的机械效率越高； (4)若在第4次实验结束后，小明又在滑轮的轮轴处加润滑油，此时滑轮组的机械效率将 （选填“大于”“等于”或“小于”）74%。 【答案】(1)匀速 (2)56% (3)大 (4)大于 【详解】（1）实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使整个装置处于平衡状态，测力计的示数保持不变，可准确测量绳子自由端的拉力。 （2）第1次实验滑轮组的机械效率 （3）由表格数据知，从第1至第4次实验，所提升的钩码重力越来越大，滑轮组的机械效率越来越高。所以使用同一个滑轮组提升重物时，被提升物体的重力越大，滑轮组的机械效率越高。 （4）在滑轮的轮轴处加润滑油，可以减小摩擦，在有用功一定的情况下可以减小额外功，所以可以提高机械效率，所以若在第4次实验结束后，小明又在滑轮的轮轴处加润滑油，此时滑轮组的机械效率将大于74%。 3．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，小慧同学用下图所示的滑轮组分别做了三次实验，第一次使用塑料滑轮，第二次使用铝制滑轮，第三次使用铁制滑轮，实验数据记录如下表： 实验次数 物重 物体上升的高度 弹簧测力计的示数 弹簧测力计上升的距离 机械效率 1 3 10 1.6 30 62.5% 2 3 10 2.0 30 50.0% 3 3 10 2.5 30 (1)这个实验使用的测量工具是弹簧测力计和 。 (2)在实验操作中，小慧应 并匀速拉动弹簧测力计。 (3)在表中的空格处第三次实验的机械效率为 。 (4)从实验数据分析可知：提升同一物体，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 （选填“高”或“低”）。 (5)若不计摩擦和绳重，用图中所示铝制滑轮装置提起6N的物体时，弹簧测力计的示数为3N，则铝制滑轮的重力是 N；此时用该装置提起重力小于或等于 N的物体，不会省力。 【答案】(1)刻度尺 (2)竖直向上 (3)40.0% (4)低 (5) 3 1.5 【详解】（1）由表格中数据得，实验中要测量力与长度，则这个实验使用的测量工具是弹簧测力计和测量长度的刻度尺。 （2）在实验操作中，为了确保拉力不变，小慧应并匀速拉动弹簧测力计。 （3）在表中的空格处第三次实验的机械效率为 （4）从实验数据分析可知：提升同一物体，物体上升高度相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。 （5）[1]由图得，铝制滑轮组的 若不计摩擦和绳重，用图中所示铝制滑轮装置提起6N的物体时，弹簧测力计的示数为3N，由得，铝制滑轮的重力是 [2]当滑轮组不省力时，滑轮组的拉力大于或者等于物体的重力，由得 则 则 即此时用该装置提起重力小于或等于1.5N的物体，不会省力。 4．测量滑轮组的机械效率 1.实验原理： 。 2.实验装置 3.测量的物理量： 、钩码提升的高度h、拉力F、 。 4.测量工具： 和 。 5.操作说明：实验中应沿 方向 拉动弹簧测力计使钩码升高。 6.实验结论：同一滑轮组，提升的重物越重，机械效率越 。提升相同重物，动滑轮个数越多，机械效率越 ，但越 力。 【答案】 钩码重力G 绳端移动的距离s 弹簧测力计 刻度尺 竖直 匀速 高 低 省 【详解】[1]有用功与总功的比值叫做机械效率，所以测量滑轮组的机械效率的实验原理为。 [2][3]根据测量滑轮组的机械效率的实验原理可知，需要测量：钩码重力G、钩码提升的高度h来计算有用功；拉力F、绳端移动的距离s来计算总功。 [4][5]测量重力和拉力需要用弹簧测力计，测量上升的高度和绳端移动的距离需要刻度尺。 [6][7]为了准确的测量绳端的拉力，应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计使钩码升高。 [8]同一滑轮组，提升重物时额外功不变，增大提升的钩码的重力，有用功会增大，有用功在总功中所占的比例增大，故机械效率将变高。 [9][10]提升相同重物，有用功一定，动滑轮个数越多，额外功越大，则有用功在总功中所占的比例减小，机械效率越低；动滑轮个数越多，可知动滑轮上绳子的股数越多，根据可知，越省力。 考点02 测量杠杆的机械效率 5．亲爱的同学，请你运用所学知识回答下列问题。 (1)实验小组研究定滑轮特点时，做的实验如图甲所示，据此可证明：使用定滑轮不省力，但可以 。他们通过进一步分析还发现：使用定滑轮时，其相当于一个 杠杆； (2)图乙所示的是“探究动滑轮工作特点”的实验装置，小明记录的数据如下表。分析数据可得：钩码越重，拉力F与钩码重的比值越接近 （填数值）。由此他推断得出：在不计动滑轮重和摩擦时，使用动滑轮可以省 的力； 实验次序 1 2 3 钩码重/N 2 4 6 测力计示数/N 1.1 2.1 3.1 (3)小敏用图丙所示的实验装置测定杠杆的机械效率。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，测力计的示数如图丙所示，钩码的总重力G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m时，C点上升了30cm，则杠杆的机械效率为 ；（结果精确到0.1%） ②实验中若提升的钩码重力一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是 ； ③若只将钩码的悬挂点由A移至B，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】(1) 改变力的方向 等臂 (2) 0.5 一半 (3) 66.7% 杠杆的重力 变大 【详解】（1）[1][2]由甲图可知，使用定滑轮时，改变自由端拉力的方向，拉力始终等于物体的重力，说明使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向，这是因为定滑轮相当于一个等臂杠杆。 （2）[1][2]分析表中数据，，，，所以钩码越重，拉力F与钩码重的比值越接近0.5，由此可知，在不计动滑轮重和摩擦时，使用动滑轮可以省一半的力。 （3）[1]图丙中弹簧测力计分度值为0.1N，则测力计拉力，则杠杆的机械效率为 [2]实验中要克服杠杆自重做额外功，所以若提升的钩码重力一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆的重力。 [3]若只将钩码的悬挂点由A移至B，仍将钩码提升相同的高度，有用功不变，杠杆上升的高度降低，则克服杠杆自重做的额外功减小，所以杠杆的机械效率将变大。 6．如图所示是“测量杠杆机械效率”的实验。 (1)实验时，要始终竖直向上 （选填“加速”或“匀速”）拉动弹簧测力计，使杠杆从B位置转动到C位置； (2)实验中，若保持物重和物体所在杠杆的A位置不变，减轻杠杆的自重，把物体提高相同的高度，测得的机械效率会 （选填“增大”、“减小”或“不变”）的。 【答案】(1)匀速 (2)增大 【详解】（1）实验时保持杠杆平衡，要始终竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使杠杆从B位置转动到C位置。 （2）实验中，若保持物重和物体所在杠杆的A位置不变，把物体提高相同的高度，物体的重力不变，高度不变，则有用功不变，而减轻杠杆的自重，杠杆提升的高度不变，则额外功减小，使得总功减小，根据知，测得的机械效率会增大。 7．小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，杠杆的质量分布均匀，右端固定在O点，杠杆可绕O点在竖直平面内转动： （1）该实验中杠杆所做的额外功主要是 ； （2）当总重为G的钩码悬挂在A点时，弹簧测力计作用在B点，将钩码缓慢提升高度h1，此时弹簧测力计的示数为F1，且B端上升的高度为h2，则杠杆的机械效率η1 （用物理量符号表示）； （3）若保持弹簧测力计作用在B点的位置不变，将钩码从A点移到C点，并将钩码缓慢提升相同的高度，则弹簧测力计的示数F2 F1，杠杆的机械效率η2 η1（选填“>”、“<”或“=”）。 【答案】 克服杠杆自重做功 > > 【详解】（1）[1]在提升钩码的过程中，对钩码做有用功，克服杠杆的自身重力做额外功，所以该实验中做的额外功主要是克服杠杆自重做功。 （2）[2]总重为G的钩码在缓慢上升高度h1时做的有用功为 弹簧测力计示数为F1，其移动距离为h2，则总功为 则杠杆的机械效率为 （3）[3]在水平位置时，设杠杆自重的力臂为L1，拉力的力臂为杠杆的长度L；钩码悬挂在A点时，钩码重力的力臂为OA，由杠杠的平衡条件得 钩码悬挂点移至C点时，由杠杠的平衡条件得 由OA到OC力臂变大，则有 即 所以有 [4]杠杆提升钩码时，有 设杠杆重心升高的距离为h，则有 提升过程中，G不变，h1不变，G杠杆不变，则不变；钩码悬挂从A点到C点，钩码还升高相同的高度h，但杠杆上旋的角度减小，则杠杆升高的距离h变小，所以变小，即变小；根据 可知，杠杆的机械效率变大，有。 8．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，将杠杆拉至图中实线位置，测力计的示数F为 N。钩码总重G为1.0 N，钩码上升高度h为0.1 m，测力计移动距离s为0.3 m时，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）为了进一步探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，测量并计算得到如表所示的两组数据： 实验序号 钩码挂点 钩码总重G/N 钩码移动的距离h/m 拉力F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η/% 1 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，钩码越重其效率越高”的结论? 答： （填“能”或“不能”），请简要说出两条理由：① ；② ； （3）若仅将钩码从A点改挂到B点，其他因素不变，则杠杆的机械效率将 （填“变大”“变小”或“不变”），理由是 。 【答案】 0.5 66.7 杠杆自身有重力 不能 两次实验时钩码没有挂在同一位置 一次对比实验所得结论是不可靠的 变大 见详解 【详解】（1）[1]弹簧测力计每一个大格代表1N，每一个小格代表0.1N，示数为0.5N。 [2]用杠杆提起货物，对货物做的功有用功为 W有＝Gh＝1N×0.1m＝0.1J 用杠杆提起货物，对整个杠杆做的功为总功为 W总＝Fs＝0.5N×0.3m＝0.15J 则杠杆的机械效率为 [3]用杠杆提起重物时，杠杆也会同时被提升一定高度，由于杠杆自身有一定重力，此时对杠杆做的功为额外功。 （2）[4][5][6]分析机械效率的影响因素采取控制变量法，研究提起的物重和机械效率的关系时，应保持位置不变，多次改变物重；分析多组数据，才能得出正确结论，故实验中重物位置不同，只凭一次实验数据做出结论是不科学的。 （3）[7][8]钩码的悬挂点在A点或B点时，将杠杆提升到相同位置的过程，拉力克服杠杆自身重力所做额外功是一样的，但B点物物体提升的高度更大，所做的有用功更多，根据机械效率的定义，此时的有用功占总功的比例更大，机械效率更高。故若仅将钩码从A点改挂到B点，其他因素不变，则杠杆的机械效率将变大。 考点03 测量斜面的机械效率 9．斜面是在生活和生产中常见的简单机械，也是物理实验中常用的实验器材。 (1)使用斜面提升物体可以省力。如图所示，将重50N的木块放在长1m、高0.2m的斜面上，沿斜面向上匀速拉动弹簧测力计，记下弹簧测力计的示数为16N，则该斜面的机械效率为 %，木块在斜面上运动时受到的滑动摩擦力为 N。 (2)继续探究，可以得出结论∶斜面越陡，省力越 （选填“多”或“少”），机械效率越 （选填“高”或“低”）。 【答案】(1) 62.5 6 (2) 少 高 【解析】【小题1】[1]将重50N的木块放在长1m、高0.2m的斜面上，沿斜面向上匀速拉动弹簧测力计，记下弹簧测力计的示数为16N，机械效率 [2]将物体沿斜面向上拉动的过程中，物体与斜面之间存在摩擦力，克服摩擦力做功是产生额外功的主要原因，即 则 解得。 【小题2】[1]当斜面越陡时，物体沿斜面方向的分力越大，需要克服的力就越大，所以省力越少。 [2]从额外功的角度分析，斜面越陡，物体对斜面的压力越小，摩擦力越小，在提升相同物体到相同高度时，额外功就越小，而有用功不变，根据机械效率公式，机械效率越高。 10．在“测量提升物体所做的功”的实验中，小李所在的实验小组利用长木板、木块组装，进行下图所示的实验，并将实验数据填入下表中。 斜面长度s/m 沿斜面的拉力F/N 小车重力G/N 斜面高度h/m 0.8 0.6 2.0 0.2 (1)该实验的主要目的是 ； (2)根据实验目的，分析测量结果，你认为最合理的结论是（　　）； A．利用斜面提升物体可以省力 B．利用斜面提升物体既可以省力，也可以省功 C．利用斜面提升物体可以省力，但费距离，不省功 D．斜面越陡越不省力，斜面越陡，可以省距离 (3)生活中常见的斜面有 （写出一个）。 【答案】(1)探究利用斜面提升物体是否省功 (2)C (3)见解析 【详解】（1）由表中实验数据可以算出沿斜面提升小车做功和竖直提升小车做的功，可以通过比较，得出利用斜面提升物体是否可以省功，即该实验的主要目的是探究利用斜面提升物体是否省功。 （2）ABC．实验中沿斜面提升小车做功为 竖直提升小车做的功为 由表格数据和以上计算可知，利用斜面提升物体可以省力，但费距离，不省功，故C符合题意，AB不符合题意；   D．虽然斜面越陡越不省力，斜面越陡，可以省距离，但不符合实验目的，不是最合理的结论，故D不符合题意。 故选C。 （3）生活中常见的斜面有盘山公路、螺丝的斜纹等等。 11．实验小组的同学们在做“探究斜面的机械效率”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，如图所示，收集了表中的实验数据。 实验次数 斜面长度s/m 斜面高度h/m 物块重力G/N 拉力F/N 机械效率η 1 1 0.2 5 2.5 40.0% 2 1 0.4 5 3.4 58.8% 3 1 0.6 5 4.2 71.4% 4 1 0.6 5 5.0 (1)分析表中实验1、2、3的数据可得出：斜面倾斜程度越小越 （选填“省”或“费”）力。 (2)该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上毛巾，目的是 ；保持斜面高度和长度与第3次实验相同，他们测得这种情况下斜面的机械效率为 。 (3)把第4次实验数据与表中数据综合分析可得出：斜面的机械效率与 和 有关。 (4)当用弹簧测力计通过细线沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力 （选填“大于”“小于”或“等于”）物块所受的摩擦力。 【答案】(1)省 (2) 增大阻力 60.0% (3) 斜面的倾斜程度 斜面的粗糙程度 (4)大于 【详解】（1）由表格数据可知，斜面的倾斜程度越小，拉力F越小，即越省力。 （2）[1] 在斜面上铺上毛巾，增大物体与斜面接粗面的粗糙程度，会增大阻力，所以目的是为了增大阻力。 [2] 机械效率为 （3）[1]分析表格的第二列和第七列数据可知，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关； [2]分析第二次和第四次的实验数据可知，斜面的机械效率和接触面的粗糙程度有关。 （4）当用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块时，拉力不仅要克服摩擦力还要克服一部分物体的重力，所以拉力要大于物体所受的摩擦力。 12．在日常生活和工农业生产中，提高机械效率有着重要的意义。提高机械效率，要从研究影响机械效率的因素出发，寻求办法。 (1)为了探究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮，利用图甲和图乙装置进行实验，并把数据整理记录在表格中。 实验次数 滑轮材质 钩码重G/N 钩码提升的高度h/m 有用功W有/J 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 总功W总/J 机械效率η 1 铝 1 0.1 0.1 0.6 0.3 0.18 56% 2 铝 2 0.1 0.2 1.0 0.3 0.3 67% 3 铝 2 0.2 0.4 1.0 0.6 0.6 67% 4 塑料 2 0.2 0.4 0.8 0.6 0.48 83% 5 塑料 2 0.2 0.4 2.1 0.2 0.42 95% ①比较1和2两次实验发现∶在所用滑轮组一定时，提升的钩码 ，机械效率越高； ②比较 两次实验发现∶在所用滑轮组一定时，机械效率与提升钩码的高度无关； ③第5次实验是利用了图 的装置完成的，判断依据是 ； ④利用图甲的装置，把重6N的物体用2.5N的拉力匀速拉起，滑轮组的机械效率为 ； (2)小明利用图丙装置进行实验发现∶斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用 的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率； (3)实验表明∶额外功越小，总功越接近有用功。进一步推理得出∶假设没有额外功，总功等于有用功。可见使用任何机械都 （选填“省功”或“不省功”）。 【答案】(1) 重力越大 2和3 乙 80% (2)减小接触面的粗糙程度 (3)不省功 【详解】（1）[1]比较1和2两次实验发现：在所用滑轮组相同，提升钩码的重力越大，机械效率越高，即所用滑轮组一定时，提升的钩码重力越大，机械效率越高。 [2]比较2、3两次实验发现：在所用滑轮组一定时，改变提升钩码的高度，机械效率不变，说明机械效率与提升钩码的高度无关。 [3][4]第5次实验利用了图乙的装置完成的，判断依据是： 即提升钩码的高度和绳端移动的距离相等。 [5]利用图甲的装置，把重6N的物体用2.5N的拉力迅速拉起， 滑轮组的机械效率为 （2）小明利用图丙装置实验发现：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关；因此可以保持斜面倾斜程度不变，通过减小接触面粗糙程度的方法减小摩擦力。 （3）实验表明：额外功越小，总功越接近有用功；假设没有额外功，总功等于有用功，可见使用任何机械可以省力，但不能省功。 1．（2024·四川绵阳·中考真题）某同学用弹簧测力计、刻度尺、钩码等实验器材，测量如图甲、乙所示的滑轮组的机械效率，正确进行实验后，测出的数据如下表： 物理量 实验1 实验2 实验3 钩码所受总重力G/N 4 6 4 钩码上升的高度h/m 0.1 0.1 0.1 绳端拉力F/N 2.0 2.8 1.4 绳端移动的距离s/m 0.3 0.3 0.5 机械效率 67% 71% ？ (1)通过分析表中数据可知，实验2获得的数据，是使用 （选填“甲”或“乙”）图所示装置获得的； (2)对比实验1和实验2的数据，可以得出（　　）（选填序号） A．提升相同重量的钩码，滑轮组中动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越低 B．提升相同重量的钩码，滑轮组中动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越高 C．同一滑轮组的机械效率随钩码重力的变化而变化，钩码重力越大，机械效率越低 D．同一滑轮组的机械效率随钩码重力的变化而变化，钩码重力越大，机械效率越高 (3)实验3中滑轮组的机械效率是 。 【答案】(1)甲 (2)D (3)57% 【详解】（1）通过分析表中数据可知，实验2中绳端移动的距离是钩码上升的高度的3倍，说明有效绳子段数，所以是使用甲图所示装置获得的。 （2）对比实验1和实验2的数据，绳端移动的距离和钩码上升的高度相同，说明都是使用甲图所示装置获得的数据，实验2钩码所受总重力较大，则机械效率较高，可得：同一滑轮组的机械效率随钩码重力的变化而变化，钩码重力越大，机械效率越高。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 （3）实验3中滑轮组的机械效率为 2．（2023·湖南湘潭·中考真题）用图所示装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表：    实验次数 钩码重力 G/N 钩码上升高度h/cm 拉力 F/N 绳子自由端移动距离s/cm 机械效率η 1 2.0 5 1.0 15 66.7% 2 4.0 5 1.8 15 74.1% 3 4.0 10 1.8 30 74.1% 4 6.0 5 2.5 15 （1）实验过程中，缓慢竖直拉动弹簧测力计，使钩码向上做 运动。第 1次实验时，钩码上升的时间为 3s，此过程中，绳子自由端上升的速度为 m/s； （2）第4次实验时所做的有用功为 J， 滑轮组的机械效率是 %； （3）分析 1、2、4次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越 （选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高； 分析 2、3次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 （选填“有关”或“无关”）； （4）用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是 。 A． 换用更轻的动滑轮B． 加快提升物体的速度 【答案】 匀速直线 0.05 0.3 80 大 无关 A 【详解】（1）[1]实验中为使弹簧测力计读数平稳，需要使钩码做匀速直线运动。 [2]第 1次实验中，绳子3s钟的时间，移动的距离为15cm，则绳子移动的速度为 （2）[3]第4次实验时所做的有用功为 [4]第4次实验做的总功为 第4次实验滑轮组的机械效率为 （3）[5]根据1、2、4次实验的数据可知，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高。 [6] 2、3两次实验中，钩码的重力相同，只改变钩码上升的高度，滑轮组的机械效率不变，可知轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。 （4）[7]根据效率公式可知，提高机械效率的方法一为：额外功一定时，增加有用功，即增加物重；二为：有用功一定时减少额外功，即换用轻质滑轮，故A符合题意，B不符合题意。 故选A。 3．（2023·黑龙江绥化·中考真题）如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用甲、乙、丙三个实验装置进行实验，测得的实验数据如下表。（钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大）    实验次数 钩码重力G/N 提升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 0.3 2 8 0.1 3.2 0.3 83.3% 3 8 0.1 2.0 0.5 80.0% （1）在实验中，应沿竖直方向 拉动弹簧测力计； （2）第一次实验中，如图所示，弹簧测力计的示数是 N，机械效率是 （精确到0.1%）； （3）由1、2两次实验数据可得出结论： ； （4）由 两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低； （5）在第三次实验操作的基础上，如图丁所示改变绳端拉力方向，测得的滑轮组机械效率将 。（选填“偏高”“偏低”或“不变”）    【答案】 缓慢匀速 1.8 74.1% 见解析 2、3 偏低 【详解】（1）[1]在实验中，测量绳端拉力F时，应在竖直向上方向上匀速拉动使物体匀速上升，物体处于平衡状态，此时弹簧测力示数等于拉力大小。 （2）[2]由图可知，弹簧测力计最小分度值为0.2N，弹簧测力计的示数为1.8N。 [3]分析第1次实验中数据可知，根据可得，机械效率为 （3）[4]由控制变量法可知，比较第1、2次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，重物越重，机械效率越高。 （4）[5]比较第2、3次实验数据可得出结论：滑轮组的机械效率跟提起的物重、动滑轮的重有关，在提起的物重一定时，动滑轮越重，机械效率越低。 （5）[6]由图丁可知，拉力F沿斜向上方向拉动时，拉力的力臂变短，省力变小，与丙相比需要更大的拉力才能拉动物体上升，因此总功更大，因有用功不变，根据可得，机械效率偏小。 4．（2023·江苏扬州·中考真题）在学习了机械效率的相关知识后，课外研究小组有同学猜想：同一个机械的机械效率是不变的。为了验证猜想，他们用如图所示的滑轮组进行实验，改变钩码个数，用弹簧测力计沿竖直方向拉着细绳，使钩码匀速向上运动，测得的数据如表1。    表1 实验次数 钩码重 钩码上升的高度 绳端拉力 绳端移动距离 有用功 总功 机械效率 1 2 0.1 1.0 0.3 0.2 0.30 66.7 2 3 0.1 1.4 0.3 0.3 0.42 71.4 3 5 0.1 2.2 0.3 0.5 0.66 75.8 （1）分析表中的数据，他的猜想是 （选填“正确”或“错误”）的； （2）实验小组又进行了如下的探究：改变滑轮的个数组成不同的滑轮组，仍用弹簧测力计沿竖直方向向上匀速拉动细绳，测得的数据如表2； 表2 实验次数 动滑轮个数 钩码重 绳端拉力 钩码上升的高度 绳端移动距离 有用功 总功 机械效率 4 1 6 3.6 0.2 0.4 1.2 1.44 83.3 5 2 6 2.4 0.2 0.8 1.2 1.92 62.5 6 3 6 2.2 0.2 1.2 1.2 2.64 45.5 分析数据可知：物重相同，动滑轮个数越多越省力，但机械效率越 。进一步分析还发现，当滑轮组越来越省力时，它的额外功越来越大，甚至会出现额外功 有用功的情况，所以设计一个机械模型时，既要考虑省力，还要考虑 ； （3）根据表2中的数据，如果增加动滑轮个数继续实验，将会出现的困难是 ，你的改进方法是 。 【答案】 错误 低 大于 机械所做的额外功 机械效率变低 减轻动滑轮的质量 【详解】（1）[1]由表1数据可知，用同一滑轮组提升不同重力的钩码时，钩码上升的高度以及绳端移动的距离相同，所得的机械效率不同，即机械效率是变化的，因此他的猜想是错误的。 （2）[2]由表2数据可知，当物重相同时，动滑轮个数越多，绳端拉力越小，即越省力，但机械效率也变低。 [3]根据额外功等于总功与有用功之差可知，在第6次实验中，额外功大于有用功，由此可知当滑轮组越来越省力时，它的额外功越来越大，甚至会出现额外功大于有用功的情况。 [4]根据以上分析可知，在设计一个机械模型时，既要考虑省力，还要考虑机械所做的额外功。 （3）[5][6]由表2数据可知，在其它条件相同的情况下，增加动滑轮个数，机械效率变低，这是将会出现的困难。根据 可知，在提升的物体重力一定时，若要增大机械效率，应减小动滑轮重，因此改进方法是减小动滑轮的重力或减轻动滑轮的质量。 5．（2022·山东潍坊·中考真题）许多实验器材在物理实验中能被重复利用，斜面就是其中之一。请完成下列利用斜面进行实验的有关内容: （1）图甲所示实验中，为便于测量小车在斜面上的运动时间，应使斜面保持 （选填“很大”或“很小”）的坡度； （2）图乙所示实验中，对于同一个球A，要改变A撞击木块前的动能大小，可进行的操作是 ； （3）图丙所示实验中，斜面倾斜角为，物体B重为。用弹簧测力计沿斜面拉动B时，应使B做 运动，实验中弹簧测力计示数如图所示，则所测斜面的机械效率为 。 【答案】 很小 改变在斜面上静止释放的高度 匀速直线 80% 【详解】（1）[1]图甲所示实验中，斜面很大的坡度，小车运动速度将会很大，运动时间很小，测量运动时间不方便。为便于测量小车在斜面上的运动时间，应使斜面保持很小的坡度。 （2）[2]图乙所示实验中，球A的动能是由重力势能转化而来的。对于同一个球A，要改变A撞击木块前的动能大小，可进行的操作是改变在斜面上静止释放的高度。 （3）[3]图丙所示实验中，斜面倾斜角为，物体B重为。为了便于读出弹簧测力计的示数，用弹簧测力计沿斜面拉动B时，应使B做匀速直线运动。 [4]实验中弹簧测力计示数如图所示，弹簧测力计的分度值为0.1N，其示数为2.5N。设斜面高为h，由数学知识知，斜面长 则所测斜面的机械效率为 1．（23-24八年级下·辽宁沈阳·期末）在测“滑轮组机械效率”的实验中，某同学用如图甲所示的装置进行实验，改变钩码个数，使钩码匀速向上运动，实验数据记录如表： 实验次数 钩码重G/N 钩码上升的高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 有用功W有用/J 总功 W总/J 机械效率η/% 1 2 0.1 1.0 0.3 0.2 0.30 66.7 2 3 0.1 1.4 0.3 0.3 0.42 71.4 3 5 0.1 A 0.3 0.5 0.66 75.8 （1）表格中编号A处数据应为 N； （2）该同学进一步研究实验过程，算出每一次实验中总功与有用功的差值ΔW，发现每一次都不同，可能是 ； （3）接下来该同学改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出η﹣G动关系图像，如图乙所示。分析图像可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重 。因此在生活中为了提高机械效率，滑轮的材料会选择硬度大且密度 （填“大”或“小”）的材料。分析图像中的B点可知，此时被提升物体所受的重力 （填“大于”“小于”或“等于”）3N； （4）机械效率是机械性能好坏的重要标志。结合生产生活实际，分析实验数据可知，下列提高机械效率的措施中可行的是 。 A．增加所提物体重力； B．增加重物上升高度； C．加快提升物体的速度； D．减轻机械自身重力。 【答案】 2.2 所挂钩码增多，摩擦力增大，额外功增多 低 小 大于 AD 【详解】（1）[1]根据W总=Fs可得，编号A处数据为 （2）[2]在计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值 ΔW=W总﹣W有﹣W轮 即克服绳重和绳子与轮之间的摩擦做的功时，要控制物体提升的高度相同，故应比较①、②和③组的数据： ΔW1=W总1﹣W有1﹣W轮=0.30J﹣0.20J﹣G轮h=0.10J﹣G轮h ΔW2=W总2﹣W有2﹣W轮=0.42J﹣0.3J﹣G轮h=0.12J﹣G轮h ΔW3=W总3﹣W有3﹣W轮=0.66J﹣0.4J﹣G轮h=0.16J﹣G轮h 故重物的重力越大，差值ΔW越大，摩擦力增大。 （3）[3]根据图乙可知，被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。 [4]为了提高机械效率，滑轮的材料会选择硬度大且密度小的材料，以减小动滑轮在重力。 [5]根据图像可知，当动滑轮重力为1N时，假设忽略绳重和摩擦，故克服动滑轮的重力做的功为额外功的唯一来源， 即 被提升物体的重力G=3N。由于绳重和摩擦的存在，在机械效率不变时，额外功增大，有用功也增大，若提升高度相同，物体的重力会大于3N。 （4）[6]由公式 可知，影响滑轮组的机械效率的因素有：提升物体的重、动滑轮自重；滑轮组的机械效率与提升物体的高度、提升物体的速度无关。 故选AD。 2．（23-24八年级下·山东日照·期末）小明在“研究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有：刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。 （1）如图A所示，杠杆 （“是”或“不是”）平衡状态。实验前，杠杆左侧下沉，则应将左端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，直到杠杆在 位置平衡，便于在杠杆上测量并读出 的大小； （2）如图B所示，小李同学通过对数据分析后得出的结论是：动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离，小组同学交流后，小丽同学做了如图C的实验，此实验 （选填“能”或“不能”）初步说明小李同学得出的结论是错误的；图C实验中，已知杠杆上每个小格长度为5cm，每个钩码重为0.5N，当弹簧测力计斜向上拉（与水平方向成30°角）杠杆，使杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数为 ，动力×动力臂 （选填“等于”或“不等于”）阻力×阻力臂； （3）实验结束后，小明利用图D所示装置继续研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下： a．用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平； B．竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升（保持O点位置不变），在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2。 回答下列问题： ①杠杆机械效率的表达式为η= ；（用已知或测量的物理量符号表示） ②本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是 ；（不计转轴O处的摩擦） ③若只将测力计的悬挂点由B移至C，而O、A位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 是 右 水平位置 力臂 能 3N 等于 杠杆的自重 不变 【详解】（1）[1][2]如图A所示，实验前，杠杆左侧下沉，此时杠杆静止，杠杆处于平衡状态，为了让其在水平应将杠杆左端的平衡螺母向右调节。 [3][4]实验前应调节杠杆两端平衡螺母，直到杠杆在水平位置平衡，则此时动力臂和阻力臂均在水平方向上，与杠杆重合，便于测量并读出动力臂和阻力臂的大小。 （2）[5]小丽同学做了如图C的实验，此实验能初步说明小李同学得出的结论是错误的。当动力臂不等于支点到动力作用点的距离时，看实验结论是否成立，所以用图C实验验证。 [6][7]由题中条件可知，杠杆上每个小格长度为5cm，则阻力臂为15cm；每个钩码重为0.5N，则阻力为2N，则阻力与阻力臂的乘积为 15cm×2N=30N·cm 此时弹簧测力计作用点到O点的长度为20cm，弹簧测力计斜向上拉（与水平方向成30°角）杠杆，由三角形关系可知，动力臂为10cm，由图C知弹簧测力计的示数为3N，即动力为3N，则动力与动力臂的乘积为 10cm×3N=30N·cm 即左右相等，所以杠杆在水平位置平衡时，动力×动力臂等于阻力×阻力臂。 （3）[8]弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2，则钩码的重力做功为 W有=Gh1 弹簧测力计做功为 W总=Fh2 由机械效率的计算公式得 [9]实验中，提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是有用功和总功所占的比例，提升的钩码重一定说明有用功一定，所以影响杠杆机械效率的主要因素为额外功的多少，即杠杆自身的重力。 [10]测力计的悬挂点在B点时，弹簧测力计的读数为F，A、B两点上升的高度分别为h1、h2，设此时杠杆与水平方向的夹角为θ，由杠杆平衡条件有 此时的机械效率为 若只将测力计的悬挂点由B移至C，而O、A位置不变，则杠杆绕O点转动的角度不变，即为θ，设此时弹簧测力计的示数为F'，上升的高度为h'，由杠杆平衡条件有 所以 由于两次钩码提升相同的高度，则钩码做的有用功相同，测力计的悬挂点由B移至C的机械效率为 所以杠杆的机械效率不变。 3．（23-24九年级上·江苏南通·阶段练习）图甲是某居民楼前的无障碍通道，一位中年人正用轮椅推着他年迈的母亲缓缓上行，图乙是该通道斜面示意图。为了解中年人推轮椅时所用力的大小，小红和小华进行了探究。她们从斜面底端A点沿斜面确定了相距1m处的B点。（g取10N/kg） （1）使刻度尺“0”刻度线与水平地面对齐，正确测量B点高度，结果如图乙为 cm； （2）选用车轮与轮椅相同材质、花纹的小车为研究对象，进行了如下操作： ①正确使用弹簧测力计，测出小车重为2.0N，则小车的质量是 g； ②将弹簧测力计与斜面平行放置并 ，然后沿斜面方向匀速拉动小车，如图乙所示，弹簧测力计示数为 N； ③计算出将小车从A点拉到B点的过程中，拉力所做的功为 J；利用斜面将小车从水平地面提升到B点时的机械效率为 ； （3）在小车上逐渐添加重物，测出小车的总重G，测出沿斜面匀速拉动小车需要的力，计算出拉小车从A点到B点所做的功W1；计算出竖直向上将小车从水平地面提升到B点所做的功W2。以功为纵坐标，以小车总重为横坐标，建立平面直角坐标系，作出W1和W2与小车总重G的关系图像，分别如图丙中的线段a和b； ①由图像可知：用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重 （选填“有关”或“无关”）； ②若这位母亲的质量为56kg，所坐的轮椅质量为20kg，则中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，力的大小为 N。 【答案】 9.00 200 校零 0.30 0.3 60% 无关 114 【详解】（1）[1]刻度尺上1cm之间有10个小格，所以一个小格代表的长度是0.1cm=1mm，即此刻度尺的分度值为1mm，使刻度尺“”刻度线与水平地面对齐，点所处高度为9.00cm。 （2）①[2]由可得，小车的质量为 ②[3]弹簧测力计使用前指针要指向零刻度线，如果没指向零刻度线，需要校零；所以将弹簧测力计与斜面平行放置并校零。 [4]由图可知，弹簧测力计的分度值是0.02N，弹簧测力计的示数为0.30N。 ③[5]将小车从A点拉到B点的过程中，拉力做的功为 利用斜面将小车从水平地面提升到点时所做的有用功为 [6]机械效率为 （3）①[7]从图像读出，当小车的总重G增大到5N时，拉小车从A点到B点所做的功，竖直向上将小车从水平地面提升到B点所做的功，利用斜面将小车从水平地面提升到B点时的机械效率为 ，所以由图像可知：用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重无关。 ②[8]这位母亲和所坐的轮椅总重力为 中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，从A点到B点所做的有用功为 由得，中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，从A点到B点所做的总功为 由得，力的大小为 4．（23-24八年级上·江苏无锡·期中）用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率与物重的关系，改变，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出与的关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则由图可知： （1）同一滑轮组的机械效率随的增大而 ；不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组的机械效率 （选填“变大”或“变小”或“不变”）； （2）若该滑轮组将重物体匀速提升，此时滑轮组的机械效率为 （计算结果保留一位小数）。 【答案】 增大 不变 【详解】（1）[1][2]由乙图可知，使用同一滑轮组提升重物，越大，机械效率越大；不计绳重和摩擦，则额外功就是克服动滑轮重力做的功，则机械效率可表示为 由上式可知，不变，动滑轮不变，则改变图甲中的绕绳方式，滑轮组的机械效率不变。 （2）[3]由乙图可知，当时，，则有 解得动滑轮重力。所以当该滑轮组将重物体匀速提升时，机械效率为 / 学科网（北京）股份有限公司 $$