滑輪架機(jī)械效率測(cè)量實(shí)驗(yàn)的改進(jìn) 閆鳳蘭
一、基本信息
申請(qǐng)人：閆鳳蘭
申請(qǐng)校區(qū)：全椒縣南溪江鎮(zhèn)延溪中學(xué)
調(diào)優(yōu)項(xiàng)目名稱：滑輪架機(jī)械效率測(cè)量實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)
實(shí)驗(yàn)類型：還原實(shí)驗(yàn)、改良實(shí)驗(yàn)
課本實(shí)驗(yàn)章節(jié)、章節(jié)、頁(yè)碼：《科學(xué)》第2卷9年級(jí)第3章第4節(jié)第97頁(yè)
2.原實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、運(yùn)行或教學(xué)實(shí)踐中存在的問題分析
實(shí)驗(yàn)的原理是η=W have/W total，這就需要我們檢測(cè)G（物體的重量），F(xiàn)（等速垂直上升時(shí)的拉力），S（繩子自由端連接的距離)、h(重物舉起的距離)這四個(gè)化學(xué)量。 根據(jù)左圖原有的實(shí)驗(yàn)裝置，存在以下不足：第一，不能保證彈簧秤在提升重物的過程中能在豎直方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)；需要在做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)讀取彈簧秤上的顯示。 數(shù)量，更難控制。 第二，讀取S和h時(shí)，前后兩次相加得到，減少了偏差，而分別讀取s和h的相同數(shù)據(jù)時(shí)，不能保證手同時(shí)固定。 立場(chǎng)不變。 第三，S和h不在一條線上，同量表測(cè)試時(shí)偏差比較大。
原實(shí)驗(yàn)裝置示意圖
三、實(shí)驗(yàn)減量、改進(jìn)和創(chuàng)新說明
教材并沒有直接安排實(shí)驗(yàn)測(cè)量滑輪架的機(jī)械效率，只是在教材中簡(jiǎn)單介紹為“一般滑輪架的機(jī)械效率為50%-70%”。 但在實(shí)際教學(xué)中，總會(huì)出現(xiàn)有關(guān)小車架機(jī)械效率的問題滑輪組機(jī)械效率和什么有關(guān)，中學(xué)生很難理解。 減少本次實(shí)驗(yàn)，有利于突破教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。
但是如果借助實(shí)驗(yàn)室原有的設(shè)備來(lái)做，就變得有點(diǎn)麻煩，并且存在上述不足，所以進(jìn)行了改進(jìn)。 下圖是改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置。 不僅可以進(jìn)行傳統(tǒng)的定滑輪、動(dòng)滑輪和滑輪架實(shí)驗(yàn)，而且改進(jìn)后操作更簡(jiǎn)單、方便。 隨時(shí)可以停下來(lái)，讓班主任邊做邊講解。 與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置相比，具有以下改進(jìn)和優(yōu)勢(shì)：
首先滑輪組機(jī)械效率和什么有關(guān)，秤、鐵架、拉環(huán)組成一個(gè)多功能支架，省去了組裝儀器的繁瑣。
二是在支架底部安裝了一臺(tái)低怠速小電機(jī)及其控制電路。 小電機(jī)通過開關(guān)控制，使重物在垂直方向勻速上升，保證測(cè)力計(jì)在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中始終保持恒速。 速度平緩，使測(cè)得的拉力準(zhǔn)確，讓中學(xué)生有足夠的時(shí)間觀察。 測(cè)量位移時(shí)，只要切斷開關(guān)，裝置就會(huì)停在某一位置，比用手握住讀數(shù)更準(zhǔn)確。
三是支架上紅藍(lán)兩條刻度帶的設(shè)計(jì)可以降低可見度，二是可以通過繩子的長(zhǎng)度調(diào)整重物的初始位置和繩子的自由端對(duì)準(zhǔn)零刻度. 實(shí)驗(yàn)時(shí)直接讀取S和h，減少偏差。
第四，在砝碼的頂部和測(cè)力計(jì)的掛鉤上貼一個(gè)指針，這樣在測(cè)試S和h時(shí)可以清楚地觀察到物體，并且可以放大目標(biāo)，使讀數(shù)更準(zhǔn)確。
五、采用數(shù)顯測(cè)力計(jì)，避免吊裝過程中偏斜，讀數(shù)快速。
四、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)及其他問題說明
本實(shí)驗(yàn)需要注意的是，儀器組裝好后，必須先將重物和繩索自由端的初始位置調(diào)零，使用前必須將數(shù)顯測(cè)力計(jì)歸零。