北京课改版物理八年级全一册课时同步作业：6.3功的原理 第2课时　机械效率的测量

第2课时　机械效率的测量
知识点 1　测量滑轮组的机械效率
1.(2020岳阳)“测滑轮组的机械效率”的实验数据如下表所示。
实验 次数 物重 G/N 物体上升的 高度h/m 拉力 F/N 绳端移动的 距离s/m 机械 效率η
1 4 0.1 2.0 0.3 66.7%
2 5 0.1 0.3 69.4%
3 6 0.1 2.6 0.3
(1)实验时,应沿竖直向上的方向　　　　拉动弹簧测力计。
(2)第2次实验中弹簧测力计的示数如图所示,为　　　　N。
(3)第3次实验中滑轮组的机械效率为　 。 (结果精确到0.1%)
知识点 2　探究影响滑轮组机械效率的因素
2.(2020天津)在探究影响滑轮组机械效率的因素时,小明提出了如下猜想:
猜想一:滑轮组的机械效率与被提升物体所受的重力有关。
猜想二:滑轮组的机械效率与动滑轮所受的重力有关。
为了验证猜想,准备器材如下:两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计。
小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组,用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验,实验数据如下表所示。
实验 次数 钩码重 力G/N 钩码上升的 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 0.1 1.0 0.3 66.7%
2 4.0 0.1 1.8 0.3 74.1%
3 6.0 0.1 2.5 0.3
请你回答下列问题:
(1)表中第3次实验时滑轮组的机械效率为　　　　。根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式。
(2)分析表中数据可知:用同一滑轮组提升不同的物体,物体越重,滑轮组的机械效率　　　　　(选填“越高”“越低”或“不变”)。 (3)为了验证猜想二,还需增加的实验器材是　　　　　　　　　　　。
3.工人师傅利用如图0所示的装置匀速提升重物,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是 (　　)
A.增大提升重物的速度,可以提高机械效率
B.改变滑轮组的绕线方式,可以提高机械效率
C.增大提升重物的高度,可以提高机械效率 图0
D.减小动滑轮的重力,可以提高机械效率
4.探究影响滑轮组机械效率的因素的实验装置如图1所示,实验数据如下表所示。
图1
实验 次数 钩码重 力G/N 钩码上升 高度h/cm 有用功 W有用/J 拉力 F/N 总功 W总/J 机械 效率η
1 1.0 40 0.4 1.1 0.88 45%
2 1.5 40 0.6 1.4 1.12 54%
3 2.0 30 　 1.7 　 　
4 2.5 40 1.0 2.0 1.60 63%
(1)请将表格补充完整。
(2)甲同学根据实验数据得出,钩码的重力逐渐增大,滑轮组的机械效率　　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)。请你解释出现这种现象的原因:　 　 。
(3)乙同学进一步研究,测出动滑轮的质量为100 g,根据表格中的数据得出:总功总是大于有用功与克服动滑轮重力做的功之和,即:W总>W有用+W额外,他猜测还有　　　　　　(填一种即可)因素影响机械效率。
(4)丙同学计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力做的功的差值ΔW=W总-W有用-W动,通过比较第1、2、　　　　次的数据,发现钩码的重力越大,差值ΔW　　　　(选填“越大”“越小”或“不变”),请你利用所学知识对此作出解释:　 　 。
5.某实验小组在“测量滑轮组的机械效率”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2甲、乙、丙所示。
图2
次 数 钩码重 G/N 钩码上升 高度h/m 有用功 W有用/J 弹簧测力计 拉力F/N 弹簧测力计 移动的距离 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 0.4 1.1 0.5 0.55 　
(1)比较第1次和第2次实验,可得结论:使用相同的滑轮组,提起的钩码越重,滑轮组的机械效率　　　　。
(2)在表格中填写第3次实验滑轮组的机械效率。比较第2次和第3次实验,可得结论:使用不同的滑轮组提升相同的钩码,动滑轮的个数越多,滑轮组的机械效率　　　　。
(3)如果绳重和摩擦不计,图丙中钩码重为4 N时,弹簧测力计的示数为1 N,那么当钩码重为9 N时,该滑轮组的机械效率是　　　　。
6.(2021海淀二模)小波想探究“动滑轮的机械效率与提升物体受到的重力是否有关”。他利用如图3所示的装置分别竖直匀速提升两个所受重力不等的钩码,做了两次实验,实验数据记录在下表中。
图3
实验 次数 钩码所受 重力G/N 钩码被提 升高度h/m 拉力 F/N 绳端移动 距离s/m 机械效 率η
1 2 0.1 1.5 0.2 66.7%
2 6 0.1 3.6 0.2
(1)在第2次实验测量中,动滑轮的机械效率η=　　　　(计算结果精确到0.1%)。
(2)分析表中数据可得到的结论是 　 。
答案
1.(1)匀速　(2)2.4　(3)76.9%
2.(1)80.0%　如图所示
(2)越高　
(3)自重不同的滑轮
3.D　(1)滑轮组的机械效率η====,所以机械效率的高低与物体被提升的高度和提升速度无关;
(2)使用滑轮组时,对重物所做的功为有用功,克服动滑轮重所做的功为额外功。由滑轮组的机械效率:η====可知,机械效率的高低与滑轮组的绕线方式无关;减小动滑轮的重力,机械效率会增大。
4.(1)0.6　1.02　59%
(2)增大　当动滑轮的重力不变时,随着钩码重力增大,有用功占总功的比例增大
(3)绳重(或摩擦)
(4)4　越大　
所挂钩码越多,滑轮摩擦越大,所做的额外功越多
(1)第3次实验中,有用功:W有用=Gh=2.0 N×0.3 m=0.6 J,绳子自由端移动的距离:s=2h=2×0.3 m=0.6 m,总功:W总=Fs=1.7 N×0.6 m=1.02 J,滑轮组的机械效率:η==≈0.59=59%。(2)分析表中数据可知,滑轮组提升的钩码重力越大,其机械效率越高;当动滑轮的重力不变时,随着钩码的重力增大,有用功占总功的比例增大,则滑轮组的机械效率增大。(3)实验中,额外功为克服动滑轮重力做的功与克服绳重、摩擦做的功之和,即绳重、摩擦也会影响机械效率。(4)控制钩码提升的高度相同,比较第1、2、4次数据,每次的W动=G动h相同,随着钩码重力增大,三次的ΔW分别为0.48 J-W动、0.52 J-W动、0.60 J-
W动,逐渐增大,其原因是所挂钩码越多,滑轮摩擦越大,所做的额外功越多。
5.(1)越高　(2)72.7%　越低　(3)90%
第1、2两次实验中所用的滑轮组相同,上升高度相同,则所做的额外功相同,提起的钩码个数不同,机械效率不同。由表中数据可知,提起的钩码越重,机械效率越高。第2次与第3次实验相比,有用功相同,第3次实验做的额外功多,机械效率低。
[点评] 在不考虑绳重及摩擦的情况下,有用功相同时,动滑轮越重,机械效率越低;同一滑轮组所提升的重物越重,机械效率越高。
6.(1)83.3%
(2)动滑轮的机械效率与提升物体受到的重力有关
(1)第2次实验中,有用功:
W有用=Gh=6.0 N×0.1 m=0.6 J,
通过滑轮组所做的总功:
W总=Fs=3.6 N×0.2 m=0.72 J,
滑轮组的机械效率:
η===0.833=83.3%。
(2)分析表格数据知,用同一滑轮组提升不同的物体,物体越重,滑轮组的机械效率越高。