探究影响滑轮组机械效率的因素

实验目标

1.学会测量滑轮组的机械效率。

2.通过探究活动了解影响机械效率的因素。

实验仪器

刻度尺、钩码、弹簧测力计、铁架台、滑轮、细绳。

过程与方法

实验过程

1.用弹簧测力计测出物重G,按图211所示组装好器材。

2.拉动弹簧测力计使物体匀速上升,读出拉力的大小F。

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。

4.将实验数据填写在下表中,并算出滑轮组的机械效率η。

图21-1

5.改变钩码个数,重复上述实验。

分析与结论

1.分析实验数据,可以得出:同一滑轮组随着提升的钩码个数的增加,滑轮组的机械效率_______。

2.滑轮组的机械效率会不会大于1,为什么?

反思与评价

1.实验中,弹簧测力计在读数时应保持向上做_______运动。2.测物体上升的距离和绳子自由端移动的距离时要注意它们的开始位置,弹簧测力计在向上拉动绳子自由端时应注意:①_______;②_______。

延伸与拓展

1.如何绕制滑轮组?

2.在探究滑轮组机械效率时,如果装置相同;在不计绳重和摩擦的情况下,机械效率是否与绳子的绕法有关?

自我测验

1.两个完全相同的滑轮,其重力均为10N,分别用如图21-2所示的两种方式,将重40N的物体匀速提升0.5m,不计绳重与摩擦,下列判断正确的是( )。

A.力F1和F2大小相等B.两机械做的有用功相等

C.两绳子自由端移动距离相等D.两装置的机械效率相等

图21-2

2.如图21-3所示,小冬在实验室中用一个动滑轮匀速提升总重为2N的钩码,那么实际拉力F的大小可能是( )。

A.0.5N B.0.8N C.1N D.1.2N

3.小明在“测滑轮组机械效率”的实验中,用如图21-4(a)所示的滑轮组进行实验,实验数据如下表:

图21-4

(1)分析表中数据,可知滑轮组的机械效率与物体上升的高度_______,与所提物体的重力大小_______。(均选填“有关”或“无关”)

(2)请用实验中所测量物理量的符号写出计算机械效率的表达式η=,_______并算出第4次实验的机械效率为_______。

(3)如果换用图214(b)所示装置进行实验,把同一重物提升相同高度,需要做的额外功更_______,所以机械效率更_______。

(4)关于用同一滑轮组提升重物时的机械效率,以下说法正确的是( )。

A.提升越重的物体,机械效率越大B.有用功越大,机械效率一定越大

C.额外功越大,机械效率一定越小D.同一机械的机械效率是恒定不变的

4.在码头,小华看到工人利用斜面把货物推到车上,联想到上物理课时老师讲过的机械效率知识,小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关?小华提出了以下猜想:

A.斜面的机械效率可能与物体的重力有关。

B.斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。

小华同学为了证实自己的猜想是否正确,于是他用同一块木板组成如图21-5所示的装置进行了实验探究,实验数据记录在表格中:

(1)在实验操作过程中,应沿斜面向上_______拉动木块;实验时要使木板的倾角变大,应该把木板下面的木块向_______(选填“左”或“右”)移动。

(2)根据表格中数据,第1次实验斜面的机械效率为,第2次实验中总功为_______ _______J。

(3)通过对比第1、2次实验数据,可验证小华的猜想_______(填写字母);通过对比第2、3次实验数据,可以得出的探究结论是:____________________________。

(4)此实验主要用到的研究方法是___________________________________。

(5)除了小华的猜想以外,请你猜想斜面的机械效率还可能与______________ (写出一个)有关。

5.如图21-6所示,工人利用滑轮组将沙子从地面提升到距地面6m高的三楼,沙子的质量为50kg,装沙子的桶的质量为8kg,动滑轮的质量为2kg,工人匀速拉绳子的力为300N。(忽略摩擦和绳重,g取10N/kg)

求:(1)工人做的总功。

(2)工人做的额外功。

图21-6

图21-7

6.如图21-7所示,某型号挖掘机的质量为3000kg,挖掘机在6s内将装满铲斗质量为0.75t的泥石送到岸边,挖掘深度h=2m。(g取10N/kg)

求:(1)挖掘机每挖一次泥土并水平移送到岸边,对泥土做功多少?

(2)若发动机的总功率是20kW,求挖泥过程中挖掘机的机械效率?

答案与点拨

分析与结论

1.增大 2.不会,因为有用功总是小于总功

反思与评价

1.匀速 2.①竖直上拉 ②保持匀速运动

延伸与拓展

自我测验

(3)大(或多) 小(或低) (4)A

4.(1)匀速 左 (2)60% 3.0 (3)A 在其他条件相同时,斜面的倾斜程度越大,斜面的机械效率越高(或大);或在其他条件相同时,斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关 (4)控制变量法