9.6测量滑轮组的机械效率学习任务单（含答案）2023-2024学年北师大版物理八年级下学期

《测量滑轮组的机械效率》学习任务单
【学习目标】
会测量滑轮组的机械效率
了解影响滑轮组机械效率的因素
学会正确的处理、分析实验数据的方法
【课前预习任务】
设计用两个滑轮提升钩码的滑轮组的绕线方案
制定选择其中之一的滑轮组提升钩码时，关于测量机械效率的实验步骤
结合具体的实验数据分析影响滑轮组机械效率的因素
【课上学习任务】
一、测量原理
测量滑轮组的机械效率时，需要测量的物理量有：
（1） ，用符号 表示；
（2） ，用符号 表示；
（3） ，用符号 表示；
（4） ，用符号 表示；
机械效率的表达式： ；
思考1、为避免测力计的自重对实验产生的影响，弹簧测力计如何使用？若用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，怎样组装？
。
二、制定方案
1、设计使用2个滑轮提升钩码的滑轮组绕线方案和记录实验数据表格
设计绕线方案 T/N h/m F/N s/m η
思考2、影响滑轮组机械效率的因素有哪些？
；
；
。
三、实验步骤
（1）将弹簧测力计 ， 提升钩码，在缓慢提升过程中读出弹簧测力计所用的拉力 并记录在表格中 。
（2）组装实验器材，用弹簧测力计竖直向上匀速拉动绳子自由端，缓慢提升中读出弹簧测力计的示数 ，用刻度尺分别测出 、钩码上升的高度h，并把测量数据F、s、h记录在表格中。
（3）更换不同的钩码，用同一滑轮组提升，将测量数据T、F、s、h记录到数据表格
（4）利用机械效率公式 计算出相应的数值并记录到数据表格。
思考3、怎样提升滑轮组，弹簧测力计的读数才准确？
。
思考4、用弹簧测力计测拉力读数时，弹簧测力计应在向上的匀速运动中，还是静止状态？
。
思考5、如何测量钩码上升的高度h？细绳自由端通过的距离s？
。
四、实验数据处理方法
1、某学习小组测量滑轮组的机械效率的实验数据，请根据数据分析：
序号 绕线材质 G动 /N T/N h/m F/N s/m η
1 细金属链 0.3 2 0.11 0.95 0.33 70%
2 细棉线 0.3 2 0.12 0.78 0.36 85%
3 细棉线 0.15 2 0.10 0.75 0.30
4 细棉线 0.15 1 0.12 0.4 0.36 83%
（1）计算第三次实验的机械效率为 ；
（2）分析表中 的两次实验数据，可以得到的结论是： ；
（3）分析表中 的两次实验数据，可以得到的结论是： ；
（4）分析表中 的两次实验数据，可以得到的结论是： ；
2、提高滑轮组机械效率的方法是：减小 或增大 。
【课后作业】　
1．下面关于功、功率、机械效率说法正确的是（ ）
A．做功多的机械，机械效率一定高
B．功率大的机械，机械效率一定高
C．做有用功多的机械，机械效率一定高
D．做额外功占总功比例小的机械，机械效率一定高
2．图1甲是小欣测动滑轮机械效率的示意图。他用弹簧测力计拉动绳子自由端，将质 (
图
1
0
1
N
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
甲
乙
A
B
A
＇
B
＇
0
1
N
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
)量为200g的钩码从A位置匀速提升到B位置，同时弹簧测力计从图中的A＇位置匀速竖直上升到B＇位置，在这个过程中，弹簧测力计对绳的拉力为F，弹簧测力计的示数如图1乙所示。请你根据小欣做的实验完成下列问题：（g取10N/kg）
①弹簧测力计的示数是 N；
②钩码上升的距离是 cm；
(
图
2
0
1
N
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
)③拉力F做的功是 J；
④动滑轮的机械效率为________。
3．实验台上有组装好的实验装置，如图2所示。另外还有质量均为50g的钩码一盒（十个）、质量不同的滑轮三个（图中未画出）。小丽用上述实验装置和器材进行实验，实验数据如表一、表二所示。
表一：
序号 动滑轮重 G动/N 提钩码拉力T/N 钩码上升高度h/m 绳的拉力F/N 绳端移动距离 s/m 机械效率 η/%
1 0.1 0.5 0.2 0.34 0.4 73.5
2 0.1 1 0.2 0.6 0.4 83.3
3 0.1 2 0.2 1.1 0.4 90.9
表二：
序号 动滑轮重 G动/N 提钩码拉力T/N 钩码上升 高度h/m 绳的拉力F/N 绳端移动距离 s/m 机械效率 η/%
1 0.1 2 0.2 1.1 0.4 90.9
2 0.15 2 0.2 1.15 0.4 87
3 0.2 2 0.2 1.2 0.4 83.3
①分析表一中数据，小丽认为：对于同一动滑轮，所提升的钩码所用的拉力越大，机械效率越 。
②分析表二中数据，你的结论是：直接提升相同钩码所用拉力相同时， 。
③分析表中数据可知，F≠，排除测量因素的影响，主要原因之一是： 。
(
图
9-5-4
)4．小明家翻修房顶时，采用了如图9-5-4所示的滑轮组提升灰浆桶。在某次匀速竖直提升灰浆桶的过程中，小明对绳子自由端竖直向上的拉力F=200N，灰浆桶上升的速度v桶=0.1m/s，滑轮组的机械效率η=90%，不计绳重和滑轮与轴的摩擦。
求：①拉力F做功的功率P；
②灰浆桶所受的重力G；
③动滑轮所受的重力G动。
【课后作业参考答案】
1、解析：D
机械效率是有用功占总功的比值，所以衡量这种有效程度的物理量有两个，一个是有用功，一个是总功，而后通过比值来进行比较，A选项中提到的功不明确，所以A、C选项错；额外与总功的比值越小，机械效率越大，所以选项D正确。
2、解析：①1.2②10.00③0.24④83%
①如图所示，弹簧测力计的示数为1.2N；②钩码上升的高度为10.00cm；③拉力F做的功是总功，为1.2N×0.2m=0.24J；④动滑轮的机械效率为83%。
3、解析：①大②动滑轮越重，机械效率越低③克服绕线的自重做功、克服滑轮的轴的摩擦做功等额外功的影响。
由表格中的数据可以看出，提升钩码的拉力分别是0.5N、1N、2N，在增大，而相应的机械效率分别为73.5%、83.3%、90.9%，也在增大。
②动滑轮越重，机械效率越低
由表格中的数据可以看出，直接提升相同钩码所用拉力相同时，动滑轮的自重分别是0.1N、0.15N、0.2N在增加，而相应的机械效率分别为90.9%、87%、83.3%在减小。
③克服绕线的自重做功、克服滑轮的轴的摩擦做功等额外功的影响。
4、解析：（1）40W（2）540 N（3）60 N。
（1）作用在绳子自由端的拉力为F=200N，灰浆桶上升的速度v桶=0.1m/s，则拉力的作用点上升的速度v绳=2v桶=0.2m/s，绳子自由端的拉力所做的功是总功，功率用P总=Fv绳 =200N×0.2m/s =40W；
（2）机械效率为90%，绳端移动距离为物体上升高度的3倍，W有=Th = Gh，W总=Fs =3Fh，η= W有/ W总=T/3F，所以G =T=3Fη=3×200N×90%=540 N；
（3）不计绳重和滑轮与轴的摩擦，拉力所做的功是总功除了用来通过有用功，还有就是克服动滑轮自重做功，W总= W有+W额外= Th + G动h=3Fh，则T + G动=3F所以G动=3F-T=3×200N-540 N=60 N。