9.6 测滑轮组的机械效率课件（共36张PPT） 2022-2023学年北师大版物理八年级下册

(共36张PPT)
第九章 机械与功
第6节 测滑轮组的机械效率
北师大版 物理 八年级下册
1、测滑轮组的机械效率
2、影响滑轮组机械效率的因素
学习目标
1. 实验目的
练习组装滑轮组和测滑轮组的机械效率。
2. 实验原理
，其中G 为被提升重物的重力，F 为绳子自由端的拉力；h 为重物上升的高度，s 为绳子自由端移动的距离。
探究新知
新知一 测滑轮组的机械效率
3. 实验器材与装置
实验装置如图1 所示，在此实验中我们需要的测量工具为弹簧测力计和刻度尺。
在实验过程中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，这样方便测拉力的大小及拉力作用点移动的距离。
4. 实验步骤
(1)按要求组装好滑轮组，记下重物(钩码)和绳子自由端的初位置。
(2)用弹簧测力计竖直向上拉绳子的自由端使重物(钩码)匀速上升，记下弹簧测力计的示数F。
(3)保持重物原有的运动状态上升到某位置，记下重物(钩码)和绳子自由端的末位置。
(4)根据所测数据计算出滑轮组的机械效率。
(5)改变重物(钩码)的重力，重复上述步骤。
(6)改用另一个滑轮组重复上述步骤。
5. 实验记录
实验 次数 钩码所受的重力G/N 提升高度 h/m 有用功 W 有用/J 拉力F/N 绳端移动的 距离s/m 总功W 总 /J 机械效率η
1 1 0.1 0.1 0.5 0.3 0.15 66.7%
2 2 0.1 0.2 0.9 0.3 0.27 74.1%
3 3 0.1 0.3 1.2 0.3 0.36 83.3%
4 1 0.1 0.1 0.4 0.5 0.2 50%
5 2 0.1 0.2 0.7 0.5 0.35 57.1%
6 3 0.1 0.3 1.0 0.5 0.5 60%
6. 实验结论
(1)比较实验数据1、2、3 或4、5、6 可知，同一个滑轮组提升重力不同的重物时，重物的重力越大，滑轮组的机械效率越高。
(2)比较实验数据1 和4，2 和5，3 和6 可知，不同滑轮组提升重力相同的重物时，动滑轮的重力越大，机械效率越低。
深度理解
对于一个已经组装好的滑轮组，重物上升的高度h和拉力作用点移动的距离s存在s=nh的关系，所以机械效率公式可变形为 (n 为承担物重的绳子段数)。
温馨提示
实验方法：在本实验中应用了控制变量法。用同一滑轮组提升重力不同的重物至同一高度，控制额外功相同，有用功不同，分析物重与机械效率之间的关系；用不同的滑轮组将相同重物提升相同的高度，控制有用功相同，额外功不同，分析动滑轮重力、摩擦力与机械效率的关系。
深度理解
在提升重物过程中要克服绳子的重力、摩擦力做额外功，绳子的重力、摩擦力越大，机械效率越低。
[中考·齐齐哈尔]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2 所示。
例 1
实验次数 钩码重力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
(1)实验中应沿竖直方向________缓慢拉动弹簧测力计。
匀速
(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。
不正确
摩擦
解析：在弹簧测力计静止时读数，不会克服轮与轴、绳与轮之间的摩擦，弹簧测力计的示数偏小，故这样的想法不正确。
(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。
0.4
实验次数 钩码重力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
80%
解析：丁图中，n=4，绳端移动距离s=nh=4×
0.1 m=0.4 m， 滑轮组的机械效率
(4)通过比较 ________ (填实验次数的序号)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。
1、2
解析：实验1、2、3 中绳子的段数分别为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。探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、滑轮个数相
同，只改变绳子的有效段数，故应比较1、2 两次实验数据。
(5)通过比较 ________ (填实验次数的序号)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。
2、3
解析：探究同一滑轮组提升重物时机械效率与物重的关系，要控制滑轮个数相同、绳子的段数相同，只改变物体的重力，故应比较2、3 两次实验数据。
(6)通过比较3、4 两次实验数据可得出结论：__________
_______________________________________________。
不同滑轮组
提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组机械效率越低
解析：3、4 次实验利用的是丙、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。
温馨提示
1.影响滑轮组机械效率高低的因素：
(1) 动滑轮的重力；
(2) 滑轮组各部件间的摩擦。
2.提高滑轮组机械效率的措施：
(1) 在滑轮组承受的范围内，尽可能增加被提升物体的重力；
(2) 改进滑轮结构，减轻滑轮的重力；
(3) 对机械进行保养，保持良好的润滑，减小摩擦。
3.若用同一滑轮组提升相同的重物，在不计绳重和摩擦的情况下，只改变绕绳方式，由 可知，机械效率大小不变。
1.[中考·天水] 如图3 为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重为6 N。
(1)实验时应竖直向上________拉动弹簧测力计，测得拉力大小为2.5 N。
(2)若钩码上升的高度为10 cm，该滑轮组的机械效率为________ %。
(3)若仅增加钩码的质量，则该滑轮组的机械效率将________ ( 选填“增大”“减小”或“不变”)。
匀速
80
增大
1. 影响滑轮组机械效率的因素
物重、动滑轮重、摩擦和绳重。
2. 说明
(1)滑轮组的机械效率与滑轮组的绕绳方式(承担物重的绳子的段数)、重物上升的高度和速度等因素无关。
(2)在分析各因素对滑轮组机械效率的影响时，运用控制变量法。
新知二 影响滑轮组机械效率的因素
(3)提高滑轮组机械效率的方法
①改进结构，使它更合理，更轻巧；
②在使用中经常保养，定时润滑；
③尽可能增大被提升重物的重力。
易错提示
同一个滑轮组提升不同重力的重物时,机械效率不同，物体的重力越大，机械效率越高。
[中考·自贡] 将规格完全相同的滑轮，用绳子绕成图4 中的甲、乙滑轮组。使用甲、乙滑轮组分别匀速提升重力为G1、G2 的两物体，升高相同的高度。绳子自由端施加的拉力大小分别为F1 和F2，物重G1 ＞ G2，不计绳重和摩擦。
例2
下列判断正确的是( )
A. 拉力F1 一定大于F2
B. 乙滑轮组的机械效率较高
C. 甲、乙滑轮组的有用功相同
D. 甲的额外功与有用功的比值较小
D
解题秘方：利用滑轮组提升重物时，根据力、功、机械效率相关计算公式进行判断。
解析：由图可知n甲=3，n乙=2；不计绳重和摩擦，则F1= ,F2= ，由于G1 ＞ G2，故无法确定拉力的大小关系；在不计绳重和摩擦的条件下，影响滑轮组机械效率的因素只有物重和动滑轮重，两滑轮组动滑轮重力相同，根据W额外=G动h 可知两滑轮组提升重物所做的额外功相等，而物重G1 ＞ G2，根据W 有用=Gh 可知，甲滑轮组所做的有用功多，即甲滑轮组的机械效率较高(额外功与有用功的比值较小)。
易错提示
根据 可知，有用功与总功的比值越大，机械效率越高；将其变形
可知，额外功与有用功的比值越小，机械效率越高。
六、测滑轮组的机械效率
测滑轮组的机械效率
影响
因素
动滑轮重
绳重
摩擦
物重
实验目的
实验原理
实验器材
归纳新知
再 见