中考物理实验专题复习《实验探究滑轮组的机械效率》解析版.docx
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中考物理实验专题复习《实验探究滑轮组的机械效率》解析版
《实验:
探究滑轮组的机械效率》
一、实验探究题
1.在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中,某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法,分别做了甲、乙、丙3组实验,实验数据记录如下:
次 数
钩码重/N
钩码上升/cm
的距离/cm
弹簧测力计/N
的示数/N
弹簧称上升的距离/cm
机械
效率
第1次
2
5
1
15
66.7%
第2次
4
5
1.7
15
\
第3次
6
5
\
15
83.3%
(1)实验操作中应______拉动弹簧测力计;
(2)进行第2次测量时,滑轮组的机械效率约为______;
(3)进行第3次测量时,弹簧测力计示数为______N,读数时弹簧测力计______(选填“应该”或“不应该”)处于静止状态。
(4)分析三次实验数据,得出结论是:
滑轮组的机械效率与______有关。
2.某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示,实验装置如图所示。
(1)实验中应沿竖直方向______缓慢拉动弹簧测力计。
(2)小组同学发现实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,应该静止读数,你认为他的想法______(选填“正确”或“不正确”),因为他没有考虑到______对滑轮组机械效率的影响。
(3)用丁图装置进行实验,得出表中第4次实验数据,请将表中的两个数据填写完整。
(4)通过比较______两次实验数据得出结论:
使用同一滑轮组提升同一重物时,滑轮组的机械效率与绳子段数无关(填实验次数的序号)
(5)通过比较______两次实验数据得出结论:
同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高。
(填实验次数的序号)
(6)通过比较3、4两次实验数据可得出结论:
______
实验次数
钩码重量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
2.7
0.2
74%
2
4
0.1
1.8
0.3
74%
3
8
0.1
3.1
0.3
86%
4
8
0.1
2.5
______
______
3.
某小组在做“测量滑轮组机械效率”的实验时,用如图所示的两个装置进行了实验,得到的数据如下表所示.
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
74.1%
2
4
0.1
1.6
0.4
3
6
0.1
1.8
(1)第1次实验是用______(选填“甲”或“乙”)图所示装置做的.
(2)请你计算出第2次实验的机械效率(不需要填写第2次实验的表格).
(3)完成第3次实验的实验表格填写(不需要写过程).
4.
物理兴趣小组在测量滑轮组机械效率实验中,利用如图所示的滑轮组进行了4次测量,测得数据如下表所示.
次数
钩码所受的
重力G/N
钩码提升
高度h/m
拉力
F/N
绳端移动
距离s/m
机械效
率η
1
1
0.1
0.7
0.3
47.6%
2
1
0.2
0.7
0.6
47.6%
3
2
0.1
1.1
0.3
60.6%
4
4
0.1
2.0
0.3
(1)实验中应竖直向上______拉动弹簧测力计.
(2)第4次实验测得的机械效率为______%.
(3)比较______两次实验,小组同学发现:
同一滑轮组的机械效率与重物被提升高度无关;比较第3、4次实验数据可知,同一滑轮组,______越大,机械效率越高,第4次拉力做的额外功与第3次相比______(填“增大”“减小”或“不变”),由此可见机械效率提高的原因是______.
5.
用如图所示器材测滑轮组的机械效率。
(1)在图上画出滑轮组最省力的绕线方式。
(2)安装好实验器材后,记下钩码和拴住弹簧测力计的线端原先的位置,
(3)某同学正确测得钩码上升的高度为0.2m,钩码重1.5N,其他被测和计算的数据如下表:
拉力F/N
拉弹簧测力计的线端通过距离S/m
有用功W有用/J
总功W总/J
0.6
0.4
0.3
0.24
上表中肯定错误的数据是______和______。
(4)若用上述装置提起重1.5N的钩码,机械效率为ŋ1;提起重3N的钩码,机械效率为ŋ2,则ŋ1______ŋ2(填“>”、“<”或“=”)
6.在“测量滑轮组的机械效率”实验中,小丽用同一滑轮组提升不同的物体,如图甲、乙所示,实验数据记录如下:
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η
1
3
0.1
2.0
0.3
50%
2
6
0.1
①
0.3
②
(1)实验中要竖直向上______拉动弹簧测力计,使物体升高。
(2)图乙中弹簧测力计的示数为______N,表格中②处数据应为______%。
(3)如图丙所示,将滑轮组换一种绕绳方法,不计摩擦及绳重,提升相同的物体时,滑轮组的机械效率______(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
7.某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示,实验装置如图所示。
(1)实验中应沿竖直方向______缓慢拉动弹簧测力计。
(2)小组同学发现实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,应该静止读数,你认为他的想法______(选填“正确”或“不正确”),因为她没有考虑到______对滑轮组机械效率的影响。
(3)用丁图装置进行实验,得出表中第4次实验数据,请将表中的两个数据填写完整。
(4)通过比较______两次实验数据得出结论:
使用同一滑轮组提升同一重物时,滑轮组的机械效率与绳子段数无关(填实验次数的序号)
(5)通过比较______两次实验数据得出结论:
同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高。
(填实验次数的序号)
(6)通过比较3、4两次实验数据可得出结论:
______
实验次数
钩码重量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
2.7
0.2
74%
2
4
0.1
1.8
0.3
74%
3
8
0.1
3.1
0.3
86%
4
8
0.1
2.5
8.
同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时提出了下列假设:
滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关;滑轮组机械效率高低可能与被提物重有关;
滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关;
一位同学设计了如图所示的三个滑轮组,并将所测实验数据填入表:
实验次数
动滑轮重/N
钩码重/N
动力/N
机械效率
1
1
2
1
______
2
1
4
______
3
2
4
2
______
(1)在表中填上三次实验的机械效率。
(2)根据实验______和______(选填①、②、③)可知,滑轮组机械效率高低与被提物重有关;
(3)通过实验可以发现,不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,机械效率越______;(填“高”或“低”)
(4)要研究滑轮组机械效率高低是否与物体提升高度有关,应该选用______(填“同一”或“不同”)滑轮组,提升______(填“相同”或“不同”)的高度去研究。
9.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.
次数
钩码重G/N
钩码上升高度h/m
有用功有/J
测力计拉力F/N
测力计移动距离s/m
总功W总/J
机械效率η
1
2
0.1
0.2
0.9
0.3
0.27
74.1%
2
4
0.1
0.4
1.6
0.3
0.48
83.3%
3
4
0.1
1.1
0.5
0.55
(1)比较第1次实验和第2次实验,可得结论:
使用同样的滑轮组,提起的钩码越重,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______.
(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”或“减小”),因而,由第2、3次实验可知:
滑轮组的机械效率与______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(选填“增大”或“减小”).
10.图甲是某学习小组“测量滑轮组的机械效率”的示意图。
用弹簧测力计竖直向上______拉动绳子自由端,将重为4.5N的物体从A位置提升到A′位置,同时弹簧测力计从图中的B位置上升到B′位置,在这个过程中,弹簧测力计的示数如图乙所示。
请你根据他们做的实验完成下列问题:
(1)物体提升的高度是______cm,拉力是______N,该滑轮组的机械效率η=______;
(2)若在图甲装置的基础上,增加一个动滑轮,改为图丙所示的装置,提升同一物体,则滑轮组的机械效率______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
11.
有人说,同一机械的机械效率是不变的。
小华设计了“探究滑轮组机械效率与所提升重物质量的关系”实验,来检验此说法是否正确。
(1)用笔画线代替绳子,在图甲中画出最省力的绳子绕法。
(2)如图乙所示,小华在实验中保持滑轮组不变,改变重物的质量,通过弹簧测力计匀速拉动绳子使重物缓缓上升,测得数据如下表(g取10N/kg):
序号
重物质量/kg
重物上升距离/cm
弹簧测力计示数/N
绳端移动距离/cm
机械效率
1
0.1
10
1.1
20
45.5%
2
0.2
10
1.6
20
---
3
0.3
10
2.1
20
71.4%
第2次实验中的机械效率是______;根据表中数据可以得到,滑轮组的机械效率随所提升重物质量的增大而______。
12.
用如图所示装置测量动滑轮的机械效率.
(1)实验时,应______向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在动滑轮下面的钩码缓缓上升.
实验数据如下表.
序
号
动滑轮重力G动/N
钩码重力G/N
钩码上升高度h/m
绳的拉力
F/N
绳端移动
距离s/m
机械效率
η
①
0.1
1
0.2
0.6
0.4
83.3%
②
0.1
2
0.2
1.1
0.4
③
0.2
2
0.2
1.2
0.4
83.3%
(2)第②次实验时,测得动滑轮的机械效率约为______.
(3)分析表中______组数据可知,对于同一动滑轮,所提升钩码的重力增大,机械效率将增大.
(4)分析表中的数据可知,提升相同重力的钩码时,动滑轮的重力增大,其机械效率将______.(选填“增大”、“减小”或“不变”)
13.
用一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组有两种绕线方法.小明采用了如图甲所示的绕线方法组装滑轮组,小乐采用另一种绕线方法组装滑轮组.
(1)请帮助小乐在图乙中画出滑轮组的绕线.
(2)实验中他们得到的数据如下表所示.
实验
序号
钩码重
G/N
钩码上升
高度h/m
绳的拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率
η
1
4
0.1
2.3
0.2
87.0%
2
6
0.1
3.4
0.2
3
5
0.1
1.9
0.3
87.7%
4
7
0.1
2.6
0.3
89.7%
小明第2次实验中,W有用=______ J,η=______%.
(3)分析小乐的实验,可得结论:
使用同一个滑轮组,滑轮组的机械效率的高低与被提升物体的______大小有关.
14.下面是小王和小易的“测量滑轮组的机械效率”部分实验报告:
实验名称:
测量滑轮组的机械效率
实验步骤:
(1)用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格。
(2)按如图安装滑轮组,分别记下钩码和弹簧测力计的位置。
(3)拉动弹簧测力计并读出拉力F的值,用刻度尺测出的钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s,将这三个量填入表格。
(4)算出有用功W有、总功W总、机械效率η,并填入表格。
(5)改变钩码个数,重复上面的实验,记录并计算实验数据,图为第3次实验所测绳子自由端拉力的示数。
实验记录:
实验次数
物体重力G/N
物体上升高度h/cm
拉力F/N
绳子自由端移动机的距离s/cm
有用功W有/J
总功W总/J
机械效率/η
1
2
5.00
0.8
15.00
0.1
0.12
83.3%
2
4
5.00
1.5
15.00
0.2
0.225
88.9%
3
6
5.00
______
15.00
0.3
0.33
______
表格中的数据,可以知道他们选用的滑轮组是______(选填“甲”或“乙”),算出第3次的机械效率为(保留3位有效数字),由第1、2、3次实验可知滑轮组的机械效率与______有关。
15.某小组同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时,提出了一些猜想并对猜想进行验证。
(1)下列A、B是同学提出的两个猜想:
猜想一:
两个相同滑轮组成的滑轮组,其机械效率与滑轮组细线的绕法有关;
猜想二:
两个相同滑轮组成的滑轮组,其机械效率与滑轮组提升的物重有关。
(2)为了验证上述猜想是否正确,同学们准备分别按图甲、乙、丙、丁的滑轮组进行实验。
①验证猜想一的小组应按图中_________所示的两个滑轮组进行实验,结果实验测得两滑轮组的机械效率大小_________(选“相等”或“不相等”),则可初步判断猜想一是错误的;
②验证猜想二的小组应按图中_________所示的两个滑轮组进行实验,若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等,则可初步判断猜想二是正确的。
(3)请你为该班同学提出一种提高滑轮组机械效率的方法:
__________________。
16.同学们用两个相同的滑轮、钩码、弹簧测力计等器材分别做了以下实验
(1)探究定滑轮工作时的特点的实验中,如图甲,通过定滑轮匀速提起重物时,弹簧测力计向三个方向拉动的力分别为F1、F2、F3,实验中发现这三个力的大小________,定滑轮的实质是一个_____杠杆;
(2)小明测动滑轮的机械效率,如图乙,实验中要_____________拉动弹簧测力计,使物体升高,改变物重,实验数据如下:
实验序号
物体重G/N
钩码上升高度h/cm
拉力F/N
绳端移动的距离s/cm
①
1.0
10.0
0.7
20.0
②
2.0
10.0
1.2
20.0
③
3.0
10.0
1.7
20.0
第①次实验测得动滑轮的机械效率为_____,第②次实验的有用功是_____J;由表中实验数据分析可知,同一动滑轮,所提升物重增大,机械效率将_____(选填“增大”、“减小”、“不变”);
(3)如图丙所示,小明同学提升3N的重物到10cm,用时3s,拉力F=1.8N,则拉力的功率为_______W;
(4)如图丙、丁所示的滑轮组,若将滑轮组换一种绕绳方法,不计摩擦及绳重,提升相同的物体时,滑轮组的机械效率______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
答案和解析
1.【答案】竖直匀速 78.4% 2.2 不应该 物重(或钩码重)
【解析】解:
(1)实验操作中应竖直匀速拉动弹簧测力计;
(2)进行第2次测量时,滑轮组的机械效率η=
×100%=
×100%=
≈78.4%;
(3)由图知,测力计的分度值为0.2N,所以其示数为2.2N.如让弹簧测力计静止时读数,则减小了一部分由于摩擦造成的额外功,因此测得的机械效率偏大。
(4)从实验数据看,钩码上升的高度无规律的变化,所以机械效率不断增大不是由于被提升高度的变化而引起的。
钩码重不断增大,机械效率不断提高。
所以可以看出增大被提升物体的重力可以提高滑轮组的机械效率。
故答案为:
(1)竖直匀速;
(2)78.4%;(3)2.2;不应该;(4)物重(或钩码重)。
(1)实验时应竖直匀速拉动测力计;
(2)根据实验数据,由机械效率公式求出滑轮组的效率;
(3)由图示测力计确定其分度值,读出其示数;如让弹簧测力计静止时读数,则减小了一部分由于摩擦造成的额外功,因此测得的机械效率偏大;
(4)在分析数据时,要注意机械效率的变化是由哪个物理量的变化引起的,从而得出结论。
此题考查了学生对测滑轮组机械效率实验的理解,这些问题也是大多数同学存在的,要真正理解其中的原因。
2.【答案】匀速 不正确 摩擦 1、2 2、3 不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越轻,滑轮组机械效率越高。
(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低 0.4 80%
【解析】解:
(1)实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计,这样测力计示数才等于拉力大小;
(2)在弹簧测力计静止时读出了数据,由于不会克服轮与轴、绳与轮之间的摩擦,所以测力计示数偏小,他的想法是不正确的;
(3)丁图中,绳子的有效段数为n=4,绳端移动距离s=nh=4×0.1m=0.4m,
滑轮组的机械效率:
η=
=
=80%;
(4)绳端移动距离与物体升高的高度的关系为s=nh,
所以,结合表中数据可知实验1、2、3中绳子的有效段数分别为2、3、3;
再结合钩码的重力可知,实验1、2、3分别是用甲、乙、丙装置做的实验,
根据控制变量法,研究同一滑轮组的机械效率与绳子段数的关系时,要控制提升物体的重力相同、滑轮个数也相同,只改变绳子的有效段数,所以应比较1、2两次实验数据;
通过比较1、2两次实验数据得出结论:
使用同一滑轮组提升同一重物时,滑轮组的机械效率与绳子段数无关;
(5)研究同一滑轮组提升重物时,机械效率与物重的关系时,要控制滑轮个数相同、绳子的段数相同,只改变物体的重力,故通过比较2、3两次实验数据得出结论:
同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高。
(6)通过比较3、4两次实验数据,即对应的图丙、图丁两装置,滑轮组不同,提升的重物相同,动滑轮越重机械效率越小,故可得出结论:
不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越轻,滑轮组的机械效率越高。
(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低)
故答案为:
(1)匀速;
(2)不正确;摩擦;(3)0.4;80%;(4)1、2;(5)2、3;(6)不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越轻,滑轮组的机械效率越高(或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低。
(1)实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计;
(2)在测力计静止时,不会克服轮与轴、绳与轮之间的摩擦考虑;
(3)根据绳端移动距离与物体升高的高度的关系s=nh求解;根据机械效率公式求解;
(4)研究同一滑轮组的机械效率与绳子段数的关系时,要控制提升物体的质量相同,改变绳子的有效段数;
(5)研究同一滑轮组提升重物时,机械效率与物重的关系时,要控制绳子的段数相同;
(6)对比3、4两次实验的相同和不同量,结论表中数据得出结论。
本题测滑轮组机械效率,考查注意事项、控制变量法的运用、机械效率的计算、数据的分析等,综合性较强。
3.【答案】乙
【解析】解:
(1)绳子自由端移动距离s与钩码上升高度h的关系为:
s=nh,
则第1次实验中绳子的有效段数:
n=
=
=3,故第1次实验是用乙图所示装置做的.
(2)由表中数据可得,第2次实验的机械效率:
η2=
=
=
×100%=62.5%;
(3)由表中数据可知,第3次提升物体的重力大于第1次,而两次拉力相同,故第3次实验更省力,绳子的有效段数为4,
则s′=4h=4×0.1m=0.4m,
第3次实验的机械效率:
η3=
=
=
×100%≈83.3%.
故答案为:
(1)乙;
(2)62.5%;(3)0.4;83.3%.
(1)根据绳端移动距离s钩码上升高度h的关系:
s=nh,确定绳子的有效段数;
(2)由表中数据,根据η2=
×100%求第2次实验的机械效率;
(3)第3次提升物体的重力大于第1次,而拉力相同,判断第3次绳子的有效段数,根据η3=
=
×100%求第3次实验的机械效率.
本题测量滑轮组机械效率,考查绳自由端移动距离s钩码上升高度h的关系,机械效率的计算及由省力情况确定绳子的有效段数.
4.【答案】匀速;66.7;1、2;提起的物体重力;增大;有用功增加比额外功增加多得多,从而使有用功占总功的比值变大
【解析】解:
(1)实验中应该竖直向上匀速拉动弹簧测力计,以保证拉力大小恒定,便于读数;
(2)由表格第4次实验数据,机械效率大小为:
η=
=
=
×100%≈66.7%;
(3)探究滑轮组的机械效率与重物被提升高度关系时,应控制其他因素不变,只改变物体被提高高度,由表格数据可知,应比较1、2两次实验;
比较第3、4次实验数据可知,同一滑轮组提起的物体越重,滑轮组的机械效率越高;
根据W额=W总-W有=Fs-Gh,
W额3=F3s-G3h=1.1N×0.3m-2N×0.1m=0.13J,
W额4=F4s-G4h=2.0N×0.3m-4N×0.1m=0.2J,
所以第4次拉力做的额外功与第3次相比增大了0.07J;
W有3=G3h=2N×0.1m=0.2J,
W有4=G4h=4N×0.1m=0.4J,
有用功增大了0.2J.
由此可知,有用功增加比额外功增加多得多,从而使有用功占总功的比值变大,即机械效率增大.
故答案为:
(1)匀速;
(2)66.7;(3)1、2;提起的物体重力;增大;有用功增加比额外功增加多得多,从而使有用功占总功的比值变大.
(1)实验中应竖直匀速拉动测力计,这样拉力大小不变,弹簧测力计的示数稳定;
(2)根据η=
=
计算机械效率;
(3)探究滑轮组的机械效率与重物被提升高度关系时,应控制其他因素不变,只改变物体被提高高度;
由第3、4实验数据,找到不变量和改变的量,分析机械效率的影响因素;
根据W额=W总-W有=Fs-Gh计算3、4两次实验的额外功的大小比较,从而分析提高机械效率办法.
在此实验中,对滑轮组的分析、机械效率公式的运用是实验的基础,同时,实验中分别探究了机械效率高低与动滑轮个数、提升物体重力等多个量的关系,因此控制变量法的运用也十分关键.
5.【答案】0.4 0.24 <
【解析】
解:
(1)滑轮组最省力的绕线方式为用3段绳子承担物重,如图所示;
(3)根据滑轮组的特点拉弹簧测力计的线端通过的距离s=3h=3×0.2m=0.6m;总功W总=Fs=0.6N×0.6m=0.36J.因此可知,表中的数据中0.4和0.24是错误的
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