測量滑車架的機械效率實驗精講

2023-10-24 11:40:24信息公告50

實驗名稱

檢測滑車架的機械效率

實驗原理

實驗器材

彈簧測力計、刻度尺、細繩、動滑輪、定滑輪、鉤碼等。

實驗裝置

實驗步驟

(1)安裝好滑車架,記下鉤碼和彈簧測力計的位置。

(2)平緩勻速帶動彈簧測力計,使鉤碼下降,用刻度尺檢測鉤碼上升的高度h和繩端聯(lián)通的距離s,填人記錄表中。

(3)算出W有、W總、η,填入記錄表中。

(4)改變鉤碼數(shù)目,重做幾次實驗,并將檢測數(shù)據(jù)填人記錄表中。

實驗技巧

控制變量法:探究滑車架的機械效率與物重的關(guān)系時,使用相同的滑車架,改變所掛鉤碼的數(shù)目；探究滑車架的機械效率與動滑輪重量的關(guān)系時,控制所掛鉤碼的數(shù)目相同，改變滑車架中動滑輪的重量。

實驗推論

在其他條件相同時,動滑輪越重,滑車架的機械效率越低；在繩子所能承受的范圍內(nèi),所吊物體越重,滑車架的機械效率越高。

溫情提示：1.滑車架的機械效率與物體被提高的高度以及滑車架的繞線形式無關(guān)。

2.提升滑車架機械效率的方式：減少繩與滑輪之間的磨擦；減少動滑輪重；降低提高的物重。

3.機械效率的估算：（1）已知物重G和拉力F：

(n表示承當(dāng)物重的繩子段數(shù))

（2）已知物重和動滑輪重（不計磨擦）：

典例講解

例1．在探究影響滑車架機械效率的誘因時，小明提出了如下猜測：

猜測一：滑車架機械效率與被提高物體所受的重力有關(guān)；

推測二：滑車架機械效率與動滑輪所受的重力有關(guān)。

為了驗證推測，打算的器材如下：兩個相同的滑輪、一根細繩、鉤碼若干、刻度尺和彈簧測力計。

小明把兩個滑輪分別作為定滑輪和動滑輪組裝成滑車架，用該滑車架提高不同數(shù)目的鉤碼進行了四次實驗，數(shù)據(jù)如表所示：

實驗次數(shù)

鉤碼重力G/N

提高高度h/m

拉力F/N

繩端聯(lián)通的距離s/m

機械效率η

1.0

0.05

0.15

55.6%

1.5

0.05

0.8

0.15

2.0

0.05

1.0

0.15

66.7%

2.0

機械效率中繩子段數(shù)怎么求_機械繩子段數(shù)怎么數(shù)_機械效率怎么看繩子段數(shù)

0.10

1.0

0.30

66.7%

（1）實驗時，應(yīng)沿豎直向下的方向帶動彈簧測力計。

（2）第1次實驗中彈簧測力計的示數(shù)如圖所示為N。

（3）第2次實驗滑車架的機械效率是。

（4）剖析表中數(shù)據(jù)可知：用同一滑車架提高不同的物體，物體越重，滑車架的機械效率（選填“越高”“越低”或“不變”）。

（5）為了驗證推測二，還需降低的實驗器材是。

（6）比較3、4次實驗數(shù)據(jù)可知：用同一滑車架提高相同的物體，滑車架的機械效率與提高高度

（選填“無關(guān)”或“有關(guān)”）。

【分析】（1）實驗時，應(yīng)沿豎直向下的方向勻速帶動彈簧測力計，此時系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，拉力大小等于測力計示數(shù)；

（2）依據(jù)測力計分度值讀數(shù)；

（3）按照η＝

＝

×100%求出第2次實驗滑車架的機械效率；

（4）剖析表中數(shù)據(jù)得出推論。

（5）研究滑車架機械效率與動滑輪所受的重力有關(guān)，要控制其它誘因相同，只改變動滑輪的重力；

（6）按照表格中的數(shù)據(jù)，借助控制變量法剖析。

【解答】解：

（1）實驗時，應(yīng)沿豎直向下的方向勻速平緩帶動彈簧測力計。

（2）第2次實驗中彈簧測力計的示數(shù)如圖所示，測力計分度值為0.1N，示數(shù)為0.5N；

（3）第3次實驗滑車架的機械效率是：

η＝

＝

×100%＝

＝62.5%；

（4）剖析表中數(shù)據(jù)可知：用同一滑車架提高不同的物體，物體越重，滑車架的機械效率越高；

（5）為了驗證滑車架機械效率是否和動滑輪重有關(guān)，要改變動滑輪的重力，故還需降低的實驗器材是幾個自重不同的滑輪；

（6）比較3、4次實驗數(shù)據(jù)可知，提高物體的高度不同，而滑車架機械效率相同，故滑車架機械效率與重物被提高高度無關(guān)；

故答案為：（1）勻速平緩；（2）0.5；（3）62.5%；（4）越高；（5）幾個自重不同的滑輪；（6）無關(guān)。

例2．某興趣小組的朋友在探究“影響滑車架機械效率的誘因”時，提出了如下猜測：

猜測一：滑車架的機械效率與繞繩形式有關(guān)；

推測二：滑車架的機械效率與物重有關(guān)；

推測三：滑車架的機械效率與動滑輪的重力有關(guān)。

為了驗證上述猜測，興趣小組的朋友進行了如下實驗機械效率怎么看繩子段數(shù)，實驗裝置如圖所示。

實驗次數(shù)

鉤碼重G/N

鉤碼上升高度h/m

繩端拉力F/N

繩端聯(lián)通距離s/m

機械效率η

0.1

機械效率怎么看繩子段數(shù)_機械效率中繩子段數(shù)怎么求_機械繩子段數(shù)怎么數(shù)

2.7

0.2

74%

0.1

1.8

0.3

74%

0.1

3.2

0.3

83%

0.1

2.5

0.4

（1）興趣小組的小明朋友發(fā)覺實驗過程中邊帶動邊讀數(shù)機械效率怎么看繩子段數(shù)，彈簧測力計示數(shù)不穩(wěn)定，應(yīng)當(dāng)靜止讀數(shù)，你覺得他的看法（選填“正確”或“錯誤”）。

（2）班委通過更換滑車架，改變鉤碼質(zhì)量，測得數(shù)據(jù)如表所示：

①請將表中的數(shù)據(jù)填寫完整；

②分析數(shù)據(jù)可知第3次實驗是用（選填“丙”或“丁”）圖所示裝置做的實驗；

③不計磨擦及繩重，剖析1、2兩次實驗數(shù)據(jù)可知猜測一（選填“正確”或“錯誤”）；

④通過比較兩次實驗數(shù)據(jù)可得出推論：使用相同滑車架提高物體時，物體越重，滑車架機械效率越。

（3）按照表格中的數(shù)據(jù)剖析可知：隨著物重的減小，額外功（選填“變小”、“變大”或“不變”）。

（4）假如用圖乙中滑車架裝置提高7N的重物，則它的機械效率可能是。

A.73%

B.81%

C.88%

【分析】（1）測滑車架的機械效率，須要勻速帶動繩子，而且要在帶動中讀彈簧測力計的示數(shù)，假如靜止讀數(shù)，繩子與滑輪之間的磨擦力就不能檢測，額外功都會降低；

（2）①利用滑車架的機械效率η＝

%來估算；②利用n＝

來估算承當(dāng)物重的繩子段數(shù)，因而判定滑車架；滑車架效率與物重和動滑輪重有關(guān)，故可用控制變量法來剖析；③不計磨擦及繩重，剖析1、2兩次實驗數(shù)據(jù)可知，在比較滑車架的機械效率與繩子段數(shù)的關(guān)系時，應(yīng)保持滑車架相同、物重相同，只改變繩子繞法，據(jù)此剖析；④研究同一滑輪組提高重物時，滑車架機械效率與提高物體的重力的關(guān)系時，要控制其它誘因相同，只改變提高物體的重力；

（3）按照表格中的數(shù)據(jù)，分別求出2、3次實驗做的額外功得出推論；

（4）根據(jù)同一滑車架物重越大滑車架機械效率越大可判定。

【解答】解：（1）測滑車架的機械效率，須要勻速帶動繩子，而且要在帶動中讀彈簧測力計的示數(shù)，假如靜止讀數(shù)，繩子與滑輪之間的磨擦力就不能檢測，額外功都會降低，在有用功一定時，會造成機械效率變大，故該做法錯誤；

（2）①第四次實驗時滑車架的機械效率η＝

%＝

×100%＝80%；

②第3次實驗時，吊著動滑輪繩子段數(shù)n＝

＝

＝3；故選丙；

③在比較滑車架的機械效率與繩子段數(shù)的關(guān)系時，應(yīng)保持滑車架相同、物重相同，只改變繩子繞法，據(jù)此剖析第1、2兩次實驗可知機械效率都為74%；故推測一錯誤；

④研究同一滑車架提高重物時，滑車架機械效率與提高物體的重力的關(guān)系時，要控制滑車架相同、繞繩形式也相同；只改變提高物體的重力，故通過比較2、3可得出同一滑車架提高物重越大滑車架機械效率越大；

（3）第2次實驗時，額外功W1＝Fs﹣Gh＝1.8N×0.3m﹣4N×0.1m＝0.14J；同理可求出第3次實驗時的額外功W2＝0.16J；故可知隨著提高物重的減小，額外功減小；

（4）同一滑車架提高物重越大滑車架機械效率越大，故物重7N時的機械效率大于物重8N但小于物重4N的，故選：B；

答案：（1）錯誤；（2）①80%；②丙；③錯誤；④2、3；高；（3）變大；（4）B。

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測量滑車架的機械效率實驗精講