【期末专题复习】机械效率实验题-2025-2026学年人教版物理八年级下册
2026-06-05
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理人教版八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 第4节 机械效率 |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期末 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | DOCX |
| 文件大小 | 874 KB |
| 发布时间 | 2026-06-05 |
| 更新时间 | 2026-06-05 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-06-05 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58221964.html |
| 价格 | 0.50储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
聚焦机械效率实验全场景,通过杠杆、滑轮组、斜面三大模块,以控制变量法为核心,系统构建"原理理解-数据处理-误差分析"的科学探究体系。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|杠杆机械效率|1题|机械效率表达式推导、杠杆自重影响分析|从有用功/总功定义出发,结合杠杆平衡条件建立效率与力臂关系|
|滑轮组机械效率|13题|匀速拉动操作规范、物重/动滑轮重/绕线方式对效率的影响规律、摩擦误差分析|通过多组对比实验,构建"增大有用功/减小额外功"的效率提升路径|
|斜面机械效率|1题|斜面效率计算、物重与效率关系探究|延伸机械效率概念至斜面模型,强化能量观念的跨场景应用|
内容正文:
【期末专题复习】机械效率实验题
1.某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率,实验的主要步骤如下:
①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点,在A点用轻细悬挂总重为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;
②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:______。
(3)若只将钩码的悬挂点由A移至C,O、B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”)。
2.某实验小组在“测量滑轮组的机械效率”的实验中得到的实验数据如下表所示,第1、2、3次实验装置分别如图中的甲、乙、丙所示。
实验次数
钩码重/N
钩码上升的高度/m
弹簧测力计的示数/N
弹簧测力计移动的距离/m
机械效率
1
4
0.3
1.8
0.9
2
8
0.3
3.2
0.9
3
8
0.3
2.2
1.5
(1)在实验操作中,应沿竖直方向______拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数。同组小华认为静止读数也可以,小明说这个想法没有考虑到______对滑轮组机械效率的影响,所以是错误的:
(2)通过比较第1次和第2次实验数据,可得出结论:使用同一滑轮组,提升的物体越重,滑轮组的机械效率越______。
(3)通过比较第2次和第3次实验数据,可得出结论:使用不同的滑轮组提升相同的重物时,______越重,滑轮组的机械效率越低。
(4)结合生产生活实际,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.增大绳重 B.减轻动滑轮重 C.加快物体提升的速度
综合上述结论,提高机械效率的方法有:增大有用功,______(选填“增大”或“减小”)额外功。
3.小明利用如图所示的装置探究使用滑轮组的机械效率与哪些因素有关。
小明作出了以下猜想:
猜想一:机械效率与被提升物体所受的重力有关。
猜想二:机械效率与动滑轮所受的重力有关。
猜想三:机械效率与绳子的绕绳方法有关。
为了验证猜想,准备的器材如下:两个滑轮组(如图甲和乙)、两根细绳、若干钩码、弹簧测力计。小明利用滑轮组提升不同数量的钩码进行了4次实验,数据如表所示:
序号
钩码的重力/N
钩码升高的高度/m
动滑轮的重力/N
绳子的拉力/N
绳端通过的距离/m
机械效率
1
4
0.1
0.2
1.5
0.3
88.9%
2
6
0.1
0.4
2.3
0.3
87.0%
3
6
0.1
0.2
2.2
0.3
①
4
6
0.1
0.2
3.3
0.2
90.9%
(1)实验时,为了更准确地测量滑轮组工作时的机械效率,读取弹簧测力计示数时应该使其处于________(选填“静止”或“竖直匀速运动”)状态;
(2)如果想验证猜想一是否正确,我们可以选择________(填序号)两次实验数据进行分析;
(3)根据第3次实验获得的数据,可知表中①处应该填写的是_______;
(4)分析表中的实验数据,可知猜想________是错误的;
(5)分析表格中的实验数据后发现,绳子自由端的拉力F>n(G物+G动),造成这一现象的原因是________;
(6)根据以上的实验数据,我们在实际生活中运用滑轮组时,为了尽可能地提高滑轮组的机械效率,可行的操作是________和_______。
4.用如图所示的实验装置测量滑轮组的机械效率,相关数据记录在下表中。
实验次数
重物重G/N
重物上升高度h/cm
拉力F/N
绳端移动距离s/cm
机械效率η
1
1.0
10
0.6
30
55.6%
2
2.0
10
1.0
30
3
4.0
10
1.7
30
78.4%
(1)本实验中用到的测量工具有弹簧测力计和______。
(2)实验中,使用滑轮组提升重物时,应竖直向上______拉动弹簧测力计;
(3)第二次实验中,做的有用功是______J,滑轮组的机械效率为______(保留一位小数);
(4)分析1、2、3次实验数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物越______(重/轻),滑轮组的机械效率越高;
(5)分析实验数据发现,如果用F=,算出的G动不是个定值,出现这样结果的主要原因是没有考虑______对实验的影响;
(6)根据实验结论推测:使用该滑轮组再次将6.0N的物体匀速提升10cm,此时滑轮组的机械效率可能为______(只填序号)。
A.51.6% B.72.4% C.82.1%
5.在“测量滑轮组的机械效率”实验中,小明用同一滑轮组进行了三次实验(如图所示),
实验数据记录如表:
次数
钩码重/N
钩码上升距离/cm
①
弹簧测力计上升距离/cm
机械效率/%
1
2
10
0.8
30
83.3
2
4
10
1.5
30
②
3
6
10
2.2
30
90.9
(1)表格中①处应填写的内容为________,②处数据应为________(结果保留一位小数);
(2)分析以上实验数据可以得出结论:同一滑轮组的机械效率与________有关;
(3)同组的小华发现边拉动弹簧测力计边读数时,弹簧测力计示数不稳定,她认为应在弹簧测力计静止时读数,小明认为她的想法________(选填“合理”或“不合理”),理由是________;
(4)另一实验小组的同学改变动滑轮重,提升同一物体进行多次实验,获得数据并绘制出如图丁的图像。分析图像中的A点可知,此时被提升物体所受的重力________。
A.大于8N B.等于8N C.小于8N
6.小明用如图所示的装置,研究滑轮组的机械效率与哪些因素有关。
实验次数
钩码重G/N
钩码上升高度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
1.8
0.3
74
2
4
0.1
2.7
0.2
74
3
8
0.1
5
0.2
____
(1)实验中应沿竖直方向 _______ 拉动弹簧测力计。
(2)第3次实验空格中数值为 ________ ;比较2、3两次实验数据初步得出结论:同一滑轮组,______________ ,滑轮组的机械效率越高。
(3)对比第1和第2次实验发现同样的滑轮组提升相同的物重,滑轮组的机械效率与滑轮组的绕线方式 ________(选填:“有关”或“无关”)
(4)当钩码的重力G为12N时,其机械效率η _______ (选填“>”“=”或“<”)86%。
7.小明做“测滑轮组机械效率”的实验装置如图所示,下表为实验中的部分数据。
实验序号
钩码重
钩码上升的高度
自由端拉力F/N
自由端移动的距离
机械效率
1
2
10
0.9
30
74.1%
2
4
10
1.6
30
83.3%
3
6
10
2.2
30
①
4
6
10
1.9
40
78.9%
(1)表中①填__________%(结果保留1位小数);
(2)第4次实验中,滑轮组的额外功是__________J;
(3)可以判断出第4次实验是用图_________(选填“甲”或“乙”)装置进行的;
(4)根据表中数据,提出一种提升滑轮组机械效率的方法:______________。
8.在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,小皇用如图所示的滑轮组进行了三次实验,实验数据如下表所示。
实验序号
物重
物体上升的高度
拉力
绳端移动的距离
机械效率
①
4
0.1
1.9
0.3
②
6
0.1
2.7
0.3
③
9
0.1
4.0
0.3
(1)小皇是利用图中的__________(选填“甲”或“乙”)滑轮组完成实验的;
(2)实验中用到的测量工具有弹簧测力计和__________;
(3)在第③次实验中,滑轮组的机械效率是__________;
(4)通过分析实验数据可以得出:同一滑轮组提升的物重增大,机械效率将__________(均选填“增大”、“减小”或“不变”);
(5)想要提升滑轮组的机械效率,还可以使用的方法是__________;
A.减小动滑轮的质量
B.减小定滑轮的质量
C.增大物体上升的高度
(6)实验过程中如果在静止状态下读数,测得的机械效率将__________(选填“偏大”、“偏小”或“更准确”)。
9.涪江六桥建筑工地上矗立的塔吊,是用电动机来带动滑轮组提升重物的设备。如何提高滑轮组机械效率来节约电能呢?为此同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究,用到的装置如图所示。
次序
钩码重G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
2
0.1
1.2
0.3
55.6%
2
2
0.2
1.2
0.6
55.6%
3
4
0.1
1.9
0.3
70.2%
4
4
0.1
1.3
0.5
61.5%
(1)分析表中数据可知:第4次实验是用______图所示装置来完成的;
(2)通过比较1、2两次实验数据可得出:使用同一滑轮组提升相同重物,滑轮组的机械效率与______无关;
(3)通过比较______(填次序)两次实验数据可得出:同一滑轮组提升的物体越重,滑轮组机械效率越高;
(4)通过比较______两次实验数据可得出:不同滑轮组提升相同重物,动滑轮越重,机械效率越小;
(5)为提高滑轮组机械效率节约电能,根据以上结论和生活经验,你建议可采取的措施有______(多选)。
A.减轻动滑轮重 B.增加所提物体重
C.机械加润滑油 D.增加重物上升高度
(6)某同学在实验中,加速竖直拉动测力计的瞬间读出了F,则他所测得的滑轮组机械效率与正确实验操作相比将______(填“偏大”“偏小”“不影响”或“条件不足,无法确定”)。
10.小丽用如图所示的装置,测量滑轮组的机械效率,得到的数据如下表所示。
实验次数
钩码重力
钩码上升高度
绳端拉力
绳端移动距离
机械效率
1
4
10
30
2
6
10
30
(1)实验中沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计使钩码上升,小丽是用图中的______(选填“甲”或“乙”)滑轮组完成实验的。
(2)实验中用到的测量工具有弹簧测力计和______。
(3)表中第2次实验,滑轮组做的有用功为______ J,机械效率为______。
(4)比较两次实验数据,可得出结论:使用同一滑轮组,______,机械效率越高。
11.小明在测量滑轮组机械效率的实验中,实验中每个钩码重2N,数据如表:
次数
钩码总重G/N
钩码上升的高度h/m
测力计示数F/N
测力计移动距离s/m
机械效率η
1
4
0.1
1.8
0.3
2
6
0.1
2.4
0.3
83%
3
4
0.1
1.4
0.5
57%
4
4
0.2
1.4
1.0
57%
(1)实验时应沿竖直方向_____拉动弹簧测力计,且在拉动过程中读数;
(2)第1次实验测得的机械效率为_______;(百分号前保留一位小数)
(3)分析表中数据可知:第2次实验是用_____图做的;
(4)分析第1、2次实验数据可知:使用同一滑轮组,_______可以提高滑轮组的机械效率;
(5)通过比较第1、3次实验数据可知:不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越______;
(6)分析第3、4次实验数据可知,滑轮组的机械效率与物体被提升的高度______(选填“有关”或“无关”)。
(7)结合生活实际,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.增大绳重 B.减轻动滑轮重 C.加快物体提升的速度
12.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点高度为9.00cm;
(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;
②将弹簧测力计与斜面平行放置并校零,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0.3N;
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;计算出竖直向上将小车从水平地面提升到B点所做的功。以功为纵坐标,以小车总重为横坐标,建立平面直角坐标系,作出和与小车总重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。
13.在“测量滑轮组的机械效率”实验中,小明用分别用如图甲、乙、丙所示,进行了三次实验,实验数据记录如表:
实验次数
物体重力/N
提升高度/m
拉力/N
绳端移动的距离/m
机械效率
1
3
0.1
2.0
0.3
50%
2
6
0.1
①
0.3
②
3
3
0.1
3
0.2
50%
(1)在实验中,测量绳子端拉力F时,应尽量竖直向上______拉动弹簧测力计;
(2)第二次实验中弹簧测力计的示数如图乙所示,则表格中②处数据应为______%;
(3)分析1、2组实验数据可得:同一滑轮组提升的物体重力越大,机械效率______(选填“越大”、“越小”、“不变”);
(4)分析1、3组实验数据可得:同一滑轮组的机械效率与绳子绕线______(选填“有关”、“无关”);
(5)小华组同学也如图甲、乙、丙所示进行了3次实验,但每次测得的滑轮组的机械效率均大于小明组,则小华组测得滑轮组机械效率偏大的原因可能是______(填字母即可);
A.弹簧测力计未竖直向上拉动,而是斜向上拉动
B.弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升
C.竖直向上拉动时,测量前弹簧测力计未调零,指针指在零刻度线下方
D.弹簧测力计静止时读数
14.小强在“研究滑轮组机械效率”的实验中,用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验,实验数据如下表:
实验次数
物重G/N
物体上升的高度h/ cm
测力计的示数F/N
测力计移动的距离s/ cm
1
6
3
9
2
6
5
2.5
15
3
6
18
2.5
54
(1)分析表中数据,回答以下问题:
①第1次实验测力计示数如图甲,是___________N。
②滑轮组的机械效率与___________无关。
(2)小红在小宇实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验,如图乙所示。
①小红多使用一个滑轮,目的是为了___________。
②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时,若忽略绳重及摩擦,它们的机械效率是___________(选填“相同”或“不相同”)的。
15.某学习小组在探究“影响滑轮组机械效率的因素”时,提出了如下猜想:
猜想一:滑轮组机械效率与被提升物重有关;
猜想二:滑轮组机械效率与物体被提升的高度有关;
猜想三:滑轮组机械效率与动滑轮重有关。
【进行实验与收集证据】
(1)实验器材:两个相同的滑轮,一个不同的滑轮,一根细绳,钩码若干,刻度尺和弹簧测力计各一个。
(2)实验步骤:
①用弹簧测力计测出钩码重 G;
②组装好实验器材,应沿竖直方向_______拉动弹簧测力计使物体上升;
③用刻度尺分别测出物体上升的高度h和绳端移动的距离s,读出弹簧测力计的示数F,将数据填入表格;
④根据公式算出滑轮组的机械效率;
⑤改变物重,重复上面的实验;
⑥改变动滑轮重,重做实验。
(3)实验数据如下表所示,表中第2次实验时机械效率为________(结果保留一位小数)。
实验次数
物重G/N
提升高度h/m
拉力F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率η
1
2
0.1
1.0
0.3
66.7%
2
4
0.1
1.8
0.3
3
6
0.1
2.5
0.3
80%
4
6
0.2
2.5
0.6
80%
5
6
0.1
3
0.3
66.7%
【分析论证】
(4)分析表中的数据可知,实验时滑轮组是按图________的绕线方式组装的。
(5)分析第1、2、3次实验的数据可知:用同一滑轮组提升不同的物体时,物体越重,滑轮组的机械效率_______(选填“越高”、“越低”或“不变”);分析第3、4次实验的数据可知,滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关;分析第_________次实验的数据可知,滑轮组的机械效率与动滑轮重有关。
【交流与评估】
(6)小王在实验中发现拉动弹簧测力计时,弹簧测力计示数很难稳定,为此他提出让弹簧测力计保持静止时读数,你认为小王的这种想法是否合理?________。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
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《【期末专题复习】机械效率实验题-2025-2026学年人教版物理八年级下册》参考答案
1. 杠杆的自重 变大
【详解】(1)[1]有用功为W有=Gh1,总功W总=Fh2,则机械效率的表达式
η=×100%=×100%
(2)[2]有用功是提升钩码所做的功,额外功主要是克服杠杆重力做的功,影响机械效率的因素主要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是杠杆自身的重力。
(3)[3]钩码的悬挂点在A点时,由杠杠的平衡条件得
G•OA=F•OB
悬挂点移至C点时,由杠杠的平衡条件得
G•OC=F•OB
经对比发现,由OA到OC力臂变大,所以拉力F也变大,杠杆提升的高度减小,额外功减小,因此杠杆的机械效率变大。
2. 匀速 绳和滑轮间的摩擦 高 动滑轮 B 减小
【详解】(1)[1]在实验操作中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计;这样弹簧测力计处于平衡状态,其示数才能够反映拉力的大小。
[2] 实验操作中,若静止读数,没有考虑滑轮组的摩擦力,读书偏小。
(2)[3] 比较第1次和第2次实验数据,可得出结论:使用同一滑轮组,被提升的钩码越重,滑轮组的机械效率越高。
(3)[4]根据比较第2次和第3次实验数据可知,使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多,滑轮组的机械效率越低。
(4)[5]A.根据,增大绳重时,导致拉力F增大,总功增大,效率降低,故A不符合题意;
B.通过比较第2次和第3次实验数据,使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越少(质量越小),滑轮组的机械效率越高,故B符合题意;
C.根据,物体提升速度快慢与机械效率无关,故C不符合题意。
故选B。
(5)[6]要提高机械效率,除了增大物重以增大有用功之外,还可以减小额外功,有用功一定时,额外功越少,有用功在总功中所占的比例就越大,机械效率就越高。
3.(1)竖直匀速运动
(2)1、3
(3)90.9%
(4)三
(5)存在绳重、绳子和滑轮之间的摩擦力
(6) 增加物重 减小动滑轮的重力
【详解】(1)在测滑轮组的机械效率,需要竖直匀速拉动绳子,并且要在拉动中读弹簧测力计的示数,如果静止读数,绳子与滑轮之间的摩擦力就不能测量,额外功就会减小,在有用功一定时,会导致机械效率变大。
(2)想验证猜想一,即机械效率与被提升物体所受的重力有关,应控制动滑轮的重力和被提升的高度相同,物体的重力不同,因此选择1、3两次实验数据进行分析。
(3)根据第3次实验获得的数据可得,机械效率为
(4)根据3、4两次实验数据,使用相同的滑轮,提升相同的物重,只是绕绳不同,机械效率不变,说明猜想三是错误的。
(5)由于提升物体过程中,存在绳重、绳子和滑轮之间的摩擦力,因此导致绳子自由端的拉力F>n(G物+G动)。
(6)[1][2]根据实验表格数据分析可知,当使用相同的滑轮组时,提升的物重越重,机械效率越高,因此可以通过增加物重提高机械效率;当提升的物重相同时,动滑轮的重力越小,机械效率越高,因此可以通过减小动滑轮的重力提高机械效率。
4. 刻度尺 匀速 0.2 66.7% 重 摩擦力 C
【详解】(1)[1]实验中需要测量物体的重力、拉力以及物体上升的高度,因此实验中需要弹簧测力计和刻度尺。
(2)[2]在实验中,测绳端拉力F时,根据二力平衡的知识可知,应竖直向上匀速拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数。
(3)[3][4]第二次实验中,滑轮组有用功
总功
机械效率
(4)[5]由表中数据可知,实验1、2、3中重物上升高度相同,由1到3,重物的质量逐渐变大,机械效率也逐渐变大,故使用同一滑轮组提升重物时,重物越重,滑轮组的机械效率越高。
(5)[6]每次实验时,由于物重不同,绳子与滑轮、滑轮与轴的摩擦力不同,摩擦力大小会影响绳端拉力的大小,因而算出的G动不是个定值。
(6)[7]根据该滑轮组将4N的物体匀速提升时的机械效率为78.4%,则使用该滑轮组再次将6N的物体匀速提升10cm时,滑轮组的机械效率应大于78.4%。
故选C。
5.(1) 拉力/N(或弹簧测力计示数F/N) 88.9
(2)被提升物体的重力(物重)
(3) 不合理 没有考虑到摩擦力的影响
(4)A
【详解】(1)[1]测量滑轮组机械效率时,需要测量的物理量有:钩码重、钩码上升距离、拉力、弹簧测力计上升距离,因此①处应为拉力(弹簧测力计示数),单位为N。
[2]第2次实验,有用功
总功
机械效率
因此②处为88.9。
(2)实验数据显示:同一滑轮组,提升的物体重力越大,机械效率越高,因此同一滑轮组的机械效率与被提升物体的重力(物重)有关。
(3)[1][2]该想法不合理,因为实验时应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计,绳子与滑轮间存在动摩擦力;静止时弹簧测力计不会克服摩擦力做功,测得的拉力偏小(没有机械之间的摩擦力),会影响滑轮组的机械效率,因此不能静止读数。
(4)若不计绳重和摩擦,机械效率
代入A点数据,解得:;
但由于绳重和摩擦力使得额外功变大,根据
在机械效率不变时,额外功增大,有用功也增大,若提升相同的高度,物体的重力会大于8N,故选A。
6.(1)匀速
(2) 80 提升的物体越重
(3)无关
(4)<
【详解】(1)实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计,这样才能保证测力计示数稳定,且拉力等于绳子的实际拉力。
(2)[1]第3次实验的机械效率有
[2]对比2、3次实验,同一滑轮组,提升的物体越重,机械效率越高
(3)第1次和第2次实验,滑轮组绕线方式不同,但提升物体重力相同(均为4N时,机械效率均为74%),说明同样的滑轮组提升相同的物重,滑轮组的机械效率与滑轮的绕线方式无关。
(4)实验2中动滑轮、绳子和摩擦力的和约为G动+G绳+f摩擦2=2F2﹣G2=2.7N×2﹣4N=1.4N
实验3中动滑轮、绳子和摩擦力的和约为G动+G绳+f摩擦3=2F3﹣G3=5N×2﹣8N=2N
所以实验3比实验2中钩码的重力增大了4N,摩擦力大了Δf摩擦=0.6N,当钩码在实验3的基础上再增大4N为G=12N时,摩擦力也在实验3的基础上增大约0.6N,故此时的G动+G绳+f摩擦=2.6N,所以此时的拉力大约为
此时的机械效率大约η=
7.(1)90.9
(2)0.16
(3)乙
(4)增大被提升物体的重力
【详解】(1)第3次实验机械效率
(2)第4次实验中,滑轮组的额外功
(3)承担钩码和动滑轮的绳子段数
由甲图可知n甲=3,由乙图可知n乙=4,故可以判断出第4次实验是用图乙装置进行的。
(4)分析比较1、2、3组数据发现,使用同一滑轮组提升的重物所受的重力越大,滑轮组的机械效率越高。故一种提升滑轮组机械效率的方法是增大被提升物体的重力。
8.(1)甲
(2)刻度尺
(3)75%
(4)增大
(5)A
(6)偏大
【详解】(1)由表中数据可知,动滑轮承接的绳子有效段数为
由此可知,该实验是利用图甲滑轮组完成实验的。
(2)实验中需要测量物体的重力、拉力以及物体上升的高度,因此实验中需要弹簧测力计和刻度尺。
(3)根据实验数据,由可得,重9N物体被提升0.1m时,所做的有用功为
又知此时的拉力为4.0N,且拉力端绳子移动距离为0.3m,则可知该过程拉力做的总功为
由可得,此时滑轮组的机械效率为
(4)根据表中数据可知,使用同一滑轮组,提升的钩码重力越大,机械效率越高,说明同一滑轮组提升的物体越重,滑轮组机械效率越高。
(5)A.用滑轮组提升重物时,减小动滑轮的质量,可减小额外功,从而增大有用功占总功的比值,故A符合题意;
B.减小定滑轮的质量,定滑轮受到的重力减小,而在滑轮组拉动物体的过程中,有用功、额外功、总功均不受影响,所以机械效率不变。故B符合题意;
C.根据
可知,机械效率与提升物体的高度无关,故C不符合题意。
故选A。
(6)在实验中应匀速缓慢竖直拉动测力计,此时系统处于平衡状态,测力计示数等于作用在绳子自由端的拉力大小。若弹簧测力计静止时读出了数据,绳子与滑轮之间的摩擦力就不能测量,会导致测得的拉力偏小,根据公式W=Fs可知,求出的总功变小,而有用功不变,根据
可得,测出的机械效率将比真实值偏大,故该做法错误。
9.(1)丙
(2)物体上升的高度
(3)1、3
(4)2、4
(5)ABC
(6)偏小
【详解】(1)从第4次表中数据可知,绳端移动的距离是钩码上升的高度的5倍,所以可判断出滑轮组承重绳的段数是5,故可判断是图丙滑轮组。
(2)比较1、2两次实验数据可得出,使用同一滑轮组提升相同重物,物体上升的高度不同,但滑轮组的机械效率不变,故使用同一滑轮组提升相同重物,滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关。
(3)根据控制变量法的思想,要想探究同一滑轮组机械效率与提升的物体重力是否有关,应控制使用的滑轮组相同,物体上升的高度相同,提升物体的重不同,因此比较1、3两组实验,通过比较1、3两次实验数据可得出:同一滑轮组提升的物体越重,滑轮组机械效率越高。
(4)根据控制变量法的思想,要想探究同一滑轮组机械效率与动滑轮的重是否有关,应控制提升物体的重相同,物体上升的高度相同,使用滑轮组不同,因此比较3、4两组实验,通过比较3、4两次实验数据可知:不同滑轮组提升相同重物,动滑轮越重,机械效率越小。
(5)A.减轻动滑轮重力,在提升相同重物、提升相同高度时,减小额外功,而有用功不变,总功减小,有用功与总功的比值增大,提高了滑轮组的机械效率,故A正确;
B.由实验得出的结论可知,增大提升的物体重力,可以提高滑轮组的机械效率,故B正确;
C.机械加润滑油,在提升相同重物、提升相同高度时,减小额外功,而有用功不变,总功减小,有用功与总功的比值增大,提高了滑轮组的机械效率,故C正确;
D.滑轮组的机械效率
可见滑轮组的机械效率与提升物体的高度无关,所以,增加重物上升高度,不能提高滑轮组的机械效率,故D错误。
故选ABC。
(6)若该同学加速拉起测力计时读取拉力,则所测拉力偏大,总功偏大,有用功不变,则机械效率偏小。
10.(1)乙
(2)刻度尺
(3) 0.6 80%
(4)提升的物体越重
【详解】(1)实验中,物体升高,绳子自由端移动,说明物体和动滑轮有3段绳子承担,所以实验数据是由乙滑轮组进行的。
(2)因表中要测量力和长度,故实验中用到的测量工具有弹簧测力计和刻度尺。
(3)[1]第2次实验中做的有用功为
[2]第2次实验的机械效率是:
(4)由第1、2次实验数据可知,物体重逐渐增加,机械效率不断提高。可得出结论:使用同一滑轮组,提升的重物越重,它的机械效率越高。
11.(1)匀速
(2)
(3)B
(4)增加物重
(5)越低
(6)无关
(7)B
【详解】(1)在实验中,测绳端拉力F时,应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数,此时系统处于平衡状态,忽略绳重和摩擦,绳的总拉力等于动滑轮和物体的拉力。
(2)第1次实验的机械效率
(3)第2次实验,,,由可知由3段绳子承担物重,而被提升的物重为6N(每个钩码重2N),有3个钩码,所以是用B图做的实验。
(4)第1、2次实验数据,使用同一滑轮组,被提升的物重越大,机械效率越高,可得结论:使用同一滑轮组增加物重可以提高滑轮组的机械效率。
(5)第1次实验,,,可知由3段绳子承担物重,而被提升的物重为4N,是用A图做的实验;
第3次实验,,,可知由5段绳子承担物重,而被提升的物重为4N,所以是用C图做的实验;
第1、3次实验数据,使用不同的滑轮组,C图中动滑轮个数多,滑轮组的机械效率低,比较可知:使用不同的滑轮组,提升相同的重物,动滑轮个数越多(即动滑轮总重越重),滑轮组的机械效率越小。
(6)第3、4次实验数据,使用同一滑轮组提升相同的物重,物体被提升的高度不同,但机械效率相同,可得结论:滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关。
(7)滑轮组的机械效率于提升物体的重力、动滑轮的重力、绳重、各种摩擦都有关系;
A.增大绳重,可以增大摩擦力和克服绳重做的额外功,因此可以降低滑轮组的机械效率,故A不符合题意;
B.减轻动滑轮重,可以减小克服动滑轮重力做的额外功,可以提高机械效率,故B符合题意;
C.加快物体提升的速度,如果物体匀速提升,速度的大小不影响拉力、各种摩擦力的大小,对机械效率没有影响;如果物体加速运动,则拉力增大,总功增多,机械效率会降低,故C不符合题意。
故选B。
12. 0.3 60% 无关 114
【详解】(2)③[1]斜面底端A点与B点相距1m,弹簧测力计示数为0.3N,即拉力为0.3N,则拉力所做的功
[2]利用斜面将小车从水平地面提升到B点时的机械效率
(3)①[3]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
W1=0.75J
竖直向上将小车从水平地面提升到B点所做的功
W2=0.45J
利用斜面将小车从水平地面提升到B点时的机械效率
由于η1=η,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[4]这位母亲和所坐的轮椅总重力
G总=m总g=(56kg+20kg)×10N/kg=760N
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
W有用′=G总h=760N×0.09m=68.4J
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
由W=Fs得,力的大小
13.(1)匀速
(2)62.5%
(3)越大
(4)无关
(5)D
【详解】(1)滑轮组的使用方法知道,应竖直向上匀速拉动弹簧测力计。
(2)弹簧测力计的分度值为0.2N,图乙中拉力F2=3.2N,此时的机械效率
(3)1、2组实验数据知道,同一滑轮组提升相同的高度时,重物越重机械效率越高。
(4)1、3实验数据知道,用同一滑轮组提升重物时,只改变绳子的缠绕方式,机械效率不变,故机械效率与绳子的绕线无关。
(5)A.弹簧测力计未竖直向上拉动,而是斜向上拉动,动力臂变小,阻力和阻力臂没有变化,动力变大,总功变大,有用功没有变,机械效率等于有用功除以总功,机械效率偏小,故A不符合题意;
B.弹簧测力计每次拉动钩码时均加速上升,测得的拉力变大,总功变大,在有用功一定时,滑轮组的机械效率将变小,故B不符合题意;
C.测拉力时,弹簧测力计未调零,指针指在零刻度线下方,则测得的拉力变大,总功变大,在有用功一定时,滑轮组的机械效率将变小,故C不符合题意;
D.拉动时要克服轮与轴、绳与轮的摩擦,若用弹簧测力计静止时的读数作为拉力值,拉力会偏小,总功偏小,计算出的机械效率值会偏大,故D符合题意。
故选C。
14.(1) 2.5 物体上升的高度
(2) 改变施力的方向 相同
【详解】(1)①[1]由图甲可知,弹簧测力计的分度值为0.1N,故其示数为2N+0.5N=2.5N
②[2]由表中第1次数据得到滑轮组的机械效率
由表中第2次数据得到滑轮组的机械效率
由表中第3次数据得到滑轮组的机械效率
可以得到,在其他条件均相同的情况下,只改变了物体上升的高度,但最终的机械效率是不变的,故可得出结论:滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关。
(2)①[1]图乙中增加的是一个定滑轮,定滑轮有改变力的方向的作用,因此,其目的是为了改变施力的方向。
②[2]不计绳重和摩擦,由公式
可知,两位同学用滑轮组提升的重物及动滑轮重都相同,所以机械效率相同。
15. 匀速 74.1% B 越高 3、5 不合理
【详解】(2)[1]实验时,应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计,使装置处于平衡状态,拉力大小等于测力计示数。
(3)[2]表中第2次实验时机械效率
(4)[3]由表中数据绳端移动的距离是重物提升高度的3倍,重物有三股绳子承担,故实验的滑轮组的组装方式为图B。
(5)[4]由1、2、3次实验的数据可知,第3次,物体的重力最大,滑轮组的机械效率最高,可以得到用同一滑轮组提升不同的重物到同一高度,重物的重力越大,机械效率越高。
[5]探究滑轮组的机械效率与动滑轮重有关,要控制除了改变动滑轮的重力不同外,提升重物的重力和提升高度都相同,选择第3、5次实验数据。
(6)[6]测量滑轮组的实验中,若静止读取弹簧测力计的示数,此时没有摩擦力,测量的拉力偏小,总功偏小,有用功不变,测量的机械效率偏大,这样是不合理的。
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