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第六节 测滑轮组的机械效率
新课导入
我们上节课学习了有关机械效率的知识,这节课我们就来通过实验来测量滑轮组的机械效率。
新课探究
【实验目的】
1.学习安装滑轮组。
2.学习测滑轮组的机械效率。
3.分析得出影响滑轮组机械效率的因素。
【实验原理】
【实验器材与装置】
【实验操作与思考】
1.怎样用弹簧测力计测量拉力和滑轮对钩码的力?
为了使滑轮组对钩码的拉力大小等于钩码所受重力,应竖直向上匀速提升钩码,故实验过程中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计。
【实验操作与思考】
2.怎样测量绳子自由端移动的距离s和钩码上升的高度h?
①测量绳子自由端移动的距离s时,在绳子自由端做一个记号A,拉动绳子前(始位置)记录A点对应的刻度尺读数s1,停止拉动时(末位置)记录A点对应的刻度尺读数s2,两读数之差s=s2-s1即为所测的距离。
【实验操作与思考】
2.怎样测量绳子自由端移动的距离s和钩码上升的高度h?
②测量钩码上升的高度h时,在挂钩的下端做一记号B,提升钩码前(始位置)记录B点对应的刻度尺读数h1,停止提升时(末位置)记录B点对应的刻度尺读数h2,两读数之差h=h2-h1即为所测的距离。
【实验操作与思考】
3.怎样使测量结果更可靠?
换用不同数量的钩码多次实验,可以避免实验偶然性,得到具有普遍性的结果。
【实验步骤】
(1)用弹簧测力计测出钩码所受的重力G。
(2)按照图甲所示安装滑轮组,并分别记下钩码和绳端的位置。
(3)在竖直方向上缓慢拉动弹簧测力计,使钩码升高,读出拉力F的值,并用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s。
(4)改变钩码的数量,重复上述实验。
【实验步骤】
(5)换用如图丙所示的装置,重复上述实验。
(6)分别计算出用不同滑轮组挂不同钩码时滑轮组的机械效率。
【实验记录】
【交流讨论】
1.同一个滑轮组挂不同质量的钩码时,机械效率相同吗?为什么?
2.图中甲、丙两个滑轮组都挂相同的钩码时,机械效率是否相同?为什么?
3.说一说提高滑轮组机械效率的方法,并动手试一试。
【实验结论】
1.用不同的滑轮组提升同一重物时,机械效率____,动滑轮多的做的____功多,机械效率____(填高或低)。
2.用同一滑轮组提升不同重物时,机械效率____,重物越重做的____功多,机械效率____(填高或低)。
3.滑轮组提升重物时,机械效率的高低与__________、___________、以及_________________________有关。
不同
额外
低
不同
有用
高
动滑轮重力
摩擦力
提升物体的重力
思考
影响滑轮组机械效率的因素
1.滑轮组轮与轴及轮与绳之间的摩擦
(减小摩擦可以减少额外功,提高机械效率)
2.所提升的物重
(物重增加,机械效率也提高)
3.动滑轮的自重
(减少动滑轮的重力,机械效率也提高)
如何提高机械效率 ?
▲改进机械的结构,减小机械自重
▲ 减小机械间的摩擦力。
例如:动滑轮太重,使滑轮组机械效率很低,换用较轻滑轮就可提高其机械效率。
例如:加强机械运动部位的润滑。
课堂小结
【实验原理】
【实验器材与装置】
随堂练习
1.关于机械效率,下列说法中正确的是( )。
A.机械效率高的机械做的有用功多
B.机械效率高的机械做功快
C.机械效率高的机械做功多
D.机械效率高的机械做的有用功在总功中的比例大
D
2.下列关于功、功率、机械效率的说法正确的是( )。
A.做功多的机器机械效率一定高
B.功率小的机器做功慢
C.机械效率高的机器功率一定大
D.功率大的机器做功时间一定短
B
3.如图所示,利用动滑轮提升货物,动滑轮重为20N,不计绳与动滑轮间的摩擦及绳子重力。第一次把重为100N的货物匀速提升,这个过程动滑轮的机械效率为η1;第二次把重为200N的货物匀速提升,这个过程中动滑轮的机械效率为η2,则( )。
A.η1<η2
B.η1>η2
C.η1=η2
D.η1和η2的关系无法确定
A
4.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次实验装置分别如下图甲、乙、丙所示。
(1)比较第1次实验和第2次实验,可得出结论: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________。
高
0.4
72.7%
(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动滑轮自重大小有关。
(4)综合上述结论,提高机械效率的方法有增大有用功,______(选填“增大”或“减小”)额外功。
增大
减小