北师大版八年级物理下册第九章第六节9.6测滑轮组的机械效率 达标作业(解析版)

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名称 北师大版八年级物理下册第九章第六节9.6测滑轮组的机械效率 达标作业(解析版)
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资源类型 教案
版本资源 北师大版
科目 物理
更新时间 2020-03-08 17:03:19

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9.6测滑轮组的机械效率
达标作业(解析版)
1.如图是测定滑轮组的机械效率的实验装置,除了图中器材外,还需要_____和_____;除钩码重外,还要测出的数据有_____、_____、_____;弹簧测力计的拉力方向应_____,钩码应_____上升;将图中钩码减少一个,则滑轮组的机械效率将_____。
2.如图所示,用两个完全相同的滑轮组成的滑轮组,匀速提升质量相等的物体.且物体质量大于滑轮质量,不计绳重和摩擦.比较甲、乙两种方式可知,_______图更省力,甲图的机械效率_________乙图的机械效率(填“大于”、“小于”或“等于”)。
3.如图所示,是测量滑轮组机械效率的实验装置.
(1)用弹簧测力计竖直向上缓慢拉动重为5N的钩码,由图示可知拉力大小为_____N,将弹簧测力计向上移动12cm,则钩码上升的高度为____cm,该滑轮组的机械效率是____(结果保留到0.1%).
(2)提高机械效率的主要办法是改进结构,使它更轻巧.若如图装置中动滑轮的重为G1,用它提升一重物,滑轮组的机械效率为75%;改用一个轻质材料制作的重为G2的动滑轮后,再提升同一重物,滑轮组的机械效率提高到了90%,则G2与G1之比为_____(不计绳重及各处的摩擦).
4.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,实验装置如图所示.
(1)实验中应沿竖直方向_____缓慢拉动弹簧测力计.
(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”),因为她没有考虑到_____对滑轮组机械效率的影响.
(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______.
(4)通过比较_____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(填实验次数的序号)
(5)通过比较_____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.(填实验次数的序号)
(6)通过比较3、4两次实验数据可得出结论:_________________________________
5.如图为研究滑轮组机械效率的实验装置。
(1)实验时沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计。分析表中数据可知,实验2是用图________做的实验,实验序号3中的机械效率是_________;
实验序号
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
1. 8
0. 3
74
2
8
0. 1
3. 1
0. 3
86
3
8
0. 1
2. 5
0. 4
(2)通过比较_________(填实验序号)两次实验数据,可得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高;
(3)通过比较2、3两次实验数据,可得出结论:_________;
(4)实验过程中边拉动绳子边读出弹簧测力计示数,弹簧测力计示数不稳定,有同学认为应该静止时读数。他的想法是不正确的,因为他没有考虑到_________对滑轮组机械效率的影响;
(5)小明想探究“滑轮组机械效率与钩码上升高度的关系”,写出他需收集的证据__。
6.下面是小明和小红的“测量滑轮组的机械效率”实验报告,
实验名称:测量滑轮组的机械效率
实验步骤:
(1)观察弹簧测力计的量程、零刻度线和__。
(2)如图1所示,测量物体G所受的重力为__。
(3)如图2所示,实验过程中,拉动弹簧测力计并读出拉力F的数值,用__测出的物体G上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s,将数据填入表格。根据表格中的数据,可以知道他们选用的滑轮组是__(选填甲”或“乙”)
(4)仅改变重物G上升的高度,重复上面的实验,记录并计算实验数据实验记录:
实验次数
物体重量G/N
物体上升高度h/cm
拉力F/N
弹簧测力计移机动的距离s/cm
机械效率η
1
5.00
1.80
15.00
85.2%
2
8.00
1.77
24.00
86.6%
3
10.00
1.75
30.00
87.6%
实验结论:滑轮组的机械效率与所提升物体的高度有关。
实验讨论与交流
①小明和小红的实验结论:__(选填“科学”或“不科学”),请说明你的理由__。
②小明认为提升的物重会影响该滑轮组的机械效率,建议进一步探究:改变__,重复实验(3)步骤,计算出机械效率进行比较分析。
7.如图所示,某实验小组的同学们在探究“斜面的机械效率”实验时,用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块A,收集了表中的实验数据:
次数
斜面的倾斜程度
物块重力G/N
斜面高度h/m
拉力F/N
斜面长度s/m
机械效率η
1
较缓
5
0.2
2.4
1
41.7%
2
较陡
5
0.5
3.2
1
78.1%
3
最陡
5
0.7
4.3
1
81.4%
(1)实验时要使木板的倾斜角变大,应该把木板下面的木块向_____移动(选填“左”或“右”)。分析表中的数据可得出:斜面越缓越_____力(选填“省”或“费”);
(2)该小组又进行了第4次实验,他们在斜面上铺上棉布,使斜面变粗糙,保持斜面高和长分别是0.5m和1m,用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动,读出此时弹簧测力计的示数为4.0N,则物块A所受的摩擦力为______N,他们测得这种情况下斜面的机械效率为______;
(3)把第4次实验数据与表中数据综合分析可得出:斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和______有关。
8.在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中,小红用如图所示的滑轮组分别做了三次实验;第一次使用塑料动滑轮,第二次使用铝制动滑轮,第三次使用铁制动滑轮,实验数据记录如表:
次数
物重G/N
物体上升的距离h/cm
弹簧测力计的读数F/N
弹簧测力计上升的距离s/cm
机械效率η
1
3
10
1.6
30
62.5%
2
3
10
2
30
50%
3
3
10
2.5
30
(1)在实验中有__________段绳子缠绕在动滑轮上.
(2)在实验操作中应竖直向上__________拉动弹簧测力计.
(3)在表中的空格处填上第三次实验的机械效率是__________.
(4)从实验数据分析可知:提升同一物体,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越__________.
9.某实验小组的同学用如图(甲)所示的器材,探究影响滑轮组机械效率的因素。
(1)要提起图(甲)中的重物,请完成滑轮组的绕线(要求拉力最小)。(______)
(2)该实验小组的同学将图(甲)中的物体换成钩码,采用图(乙)所示的绕线方法,测得滑轮组的机械效率如下表所示:
实验次数
钩码重量G/N
钩码上升高度h/m
拉力F/N
拉力F通过距离s/m
机械效率η/%
1
0.50
0.20
0.42
0.40
60
2
1.00
0.20
0.76
0.40
3
1.50
0.20
1.05
0.40
71
4
2.00
0.20
1.38
0.40
72
5
2.50
0.20
1.68
0.40
74
第二次实验,滑轮组的机械效率η2=____________% (计算结果保留整数位)。
(3)请根据上表中的数据,在坐标纸中用光滑曲线画出η与G的关系图。
(4)根据以上信息,可以得出:随着提升物重的增加,滑轮组的机械效率_________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(5)本次实验中,除物重外,影响该滑轮组机械效率的主要因素还有①__________、②___________。
(6)在某一次测量中,将图(乙)中F的方向改为图(丙)所示,其它条件不变,滑轮组的机械效率_________改变(选填“会”或“不会”)。
10.如图所示,工人师傅用一个定滑轮和动滑轮组成滑轮组,把重为500N的箱子匀速提升5m,动滑轮的质量为8kg,不计绳重和摩擦,取g=10N/kg.
(1)在图中用笔画线代替细绳组装滑轮组.
(2)在向上提升箱子的过程中,人对绳子的拉力为多大?
(3)在向上提升箱子的过程中,滑轮组的机械效率为多少?
11.如图所示,某同学用两个滑轮组成的滑轮组,在同一种绕绳的方式下匀速提升不同质量的重物,得到了多组竖直作用在绳子自由端的拉力F与重物所受重力G的大小关系,并绘制出如图所示的乙图象(不计绳重与摩擦)求:
(1)试根据图象计算动滑轮所受重力G动;
(2)在图甲中画出该同学的绕绳方法;
(3)用该滑轮组提起重为80N的重物时,滑轮组的机械效率是多大?(结果精确到0.1%)
参考答案
1.弹簧测力计 刻度尺 物体提升的高度 绳子自由端移动的距离 弹簧测力计的示数 竖直向上 匀速 降低
【解析】
在实验中,需要的器材有刻度尺,钩码,弹簧测力计,铁架台,一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,细绳;在实验中需要测量的物理量有:物重,拉力,物体上升的高度,拉力移动的距离;在实验过程中,为了正确测量绳端拉力需要使测力计在竖直方向匀速运动;了解增大机械效率的方法有二:一是增大有用功,即拉更重的重物;二是减小额外功,如减小摩擦、减轻动滑轮重。
[1][2]根据已准备的实验器材,可知还需要弹簧测力计和刻度尺;
[3][4][5]根据公式,可知,已知钩码的重,所以需要测量的物理量为:物体提升的高度,绳子自由端移动的距离,弹簧测力计的示数;
[6]要正确测量绳端拉力,需使测力计在竖直方向做匀速运动,故弹簧测力计的拉力方向应竖直向上;
[7]由题意可知,弹簧测力计匀速向上拉动时,钩码应匀速上升;
[8]使用的滑轮组不变,所做的额外功相同,被提升物体的重力变小,有用功在总功中占的比值越小,故机械效率降低。
2.乙 等于
【解析】
[1]甲、乙两图的动滑轮和物体质量都相等,总重力也相等,即,甲图有两根绳子托着,乙图有三根绳子托着,那么,,,乙图更省力;
[2]甲图的机械效率为
乙图的机械效率为
由上面式子可以知道。
3.2.4 4 69.4% 1:3
【解析】
(1)由图知,测力计的分度值为0.2N,示数为2.4N;由图知,滑轮组由3段绳子承担物重,由题意知,s=12cm,则
h=s=1/3×12cm=4cm
η=Wu/WΣ×100%=Gh/Fs×100%≈69.4%
(2)使用一个重力为G1的动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组匀速提升一个重物G,设把重物G提起h,此时滑轮组的机械效率为
η= Wu/WΣ=Gh/(G+G1)h=G/(G+G1)
所以
75%=G/(G+G1)
所以
G1=3G﹣﹣①
同理使用一个重力为G2的动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组匀速提升一个重物G,设把重物G提起h,此时滑轮组的机械效率为
90%=G/(G+G2)
所以
G2=G﹣﹣②
②比①得
G2/G1=1∶3
4.匀速 不正确 摩擦 0.4;80% 1、2 2、3 不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越轻,滑轮组的机械效率越高(或不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低
【解析】
(1)实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计,这样测力计示数才等于拉力大小;
(2)在弹簧测力计静止时读出了数据,由于不会克服轮与轴、绳与轮之间的摩擦,所以测力计示数偏小,他的想法是不正确的;
(3)丁图中,绳子的有效段数为n=4,绳端移动距离
s=nh=4×0.1m=0.4m
滑轮组的机械效率
η==80%
(4)绳端移动距离与物体升高的高度的关系为s=nh,所以,结合表中数据可知实验1、2、3中绳子的有效段数分别为2、3、3;再结合钩码的重力可知,实验1、2、3分别是用甲、乙、丙装置做的实验,根据控制变量法,研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、滑轮个数也相同,只改变绳子的有效段数,所以应比较1、2两次实验数据;通过比较1、2两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;
(5)研究同一滑轮组提升重物时,机械效率与物重的关系时,要控制滑轮个数相同、绳子的段数相同,只改变物体的重力,故通过比较2、3两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。
(6)通过比较3、4两次实验数据,即对应的图丙、图丁两装置,滑轮组不同,提升的重物相同,动滑轮越重机械效率越小,故可得出结论:不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越轻,滑轮组的机械效率越高。
5.乙; 80%; 1、2; 提升相同物重时,动滑轮越轻,滑轮组的机械效率越高; 摩擦力; 测出同一滑轮组提升相同物体,分别上升不同高度时的机械效率。
【解析】
(1)[1][2]分析表中数据可知,根据s=nh,实验2中提起重物的绳子股数:

提升重物的重力是第1次的2倍,故是用图乙做的实验;实验序号3中的机械效率:

(2)[3]因1、2次实验中,提起重物的绳子股数相同,为同一装置,研究同一滑轮组机械效率与提升物体重力的关系时,只改变提升物体的重力,故通过比较1、2两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;
(3)[4]通过比较2、3两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,滑轮组的机械效率越低;
(4)[5]若静止时读数,则他没有考虑到摩擦力对滑轮组机械效率的影响,他的想法不正确。
(5)[6]探究机械效率与所提钩码高度的关系的实验步骤为:使用装置3提升重力相同的钩码,使提升钩码的高度不同,测出弹簧测力计的拉力,然后由机械效率公式求出滑轮组效率,最后比较滑轮组机械效率大小,得出结论,故需要收集的证据为:测出同一滑轮组提升相同的物体,分别上升不同高度时的机械效率。
6.分度值 4.6N 刻度尺 乙 不科学 根据η=×100%,滑轮组的机械效率与所提升物体的高度无关 提升物体的重力
【解析】
(1)观察弹簧测力计的量程、零刻度线和分度值。
(2)由图可知:测力计的分度值为0.2N,物体所受的重力为4.6N。
(3)实验过程中,拉动弹簧测力计并读出拉力F的数值,用刻度尺测出的物体G上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s,根据表格中的数据可得:n===3,由此可以知道他们选用的滑轮组是乙。
(4)①滑轮组的机械效率:===,故滑轮组的机械效率与所提升物体的高度无关,小明和小红的实验结论不科学。
②小明认为提升的物重会影响该滑轮组的机械效率,建议进一步探究:改变所提升物体的重力,重复实验。
7.左 省 1.5 62.5% 斜面的粗糙程度
【解析】
(1)分析表中第二列与第五列对比斜面坡度与沿斜面拉力的变化情况即可得出答案;
(2)根据求出有用功,根据求出总功,利用求出这种情况下斜面的机械效率,再根据求出摩擦力;
(3)根据控制变量法分析四组实验数据,抓住变量和不变量即可得出结论。
(1)[1]实验时要使木板的倾斜角变大,应该把木板下面的木块向左移动;
[2]分析表中第二列与第五列对比斜面坡度与沿斜面拉力的变化情况可知,斜面越缓越省力;
(2)[3]物体的额外功功为:

则摩擦力为:

[4]这种情况下斜面的机械效率:

(3)[5]分析表格中的第二列和第七列可知斜面的机械效率与倾斜程度有关,分析第2次和第4次实验数据可知斜面的机械效率与接触面的粗糙程度有关,故斜面的机械效率与斜面倾斜程度和斜面粗糙程度有关。
8.3 匀速 40% 低
【解析】
(1)[1]由表格中的数据可知,绳子自由端通过的距离是物体上升高度的3倍,则有三段绳子拉着动滑轮. (2)[2]此实验拉力方向向上,为了能准确测量绳端拉力,根据平衡力条件可知需拉着测力计竖直向上匀速运动. (3)[3]第三次实验中机械效率为:

(4)[4]由表格中的数据可知,提升同一物体,所做有用功相同,动滑轮越重,所做的额外功越多,机械效率越低.
9. 66 增大 绳与轮的摩擦 轮与轴的摩擦 不会
【解析】
(1)[1]分析可知,滑轮组最省力的绕法是由三段绳子承担物重,故其绕绳如下:
(2)[2]根据表中的数据,代入公式计算得:
η== ==66%
(3)[3]根据表中数据,先画点再描线,如下图所示:
(4)[4]读取图象可获得信息,随着物重的增大,滑轮组的机械效率逐渐增大;
(5)[5][6]影响滑轮组机械效率的因素主要有物重、动滑轮重、绳重、摩擦等,在本次实验中,动滑轮重和绳重都是不变的,因此,除物重外,影响滑轮组机械效率的因素就只有摩擦了,包括绳与轮的摩擦和轮与轴的摩擦;
(6)[7]读图可知,绳端最后绕过的是定滑轮,定滑轮只改变力的方向,不影响力的大小,因此,拉力的最终方向不影响力的大小变化,机械效率当然也就不会变化。
10.(1);(2)290N;(3)86.2%
【解析】
(1)滑轮组的绕绳情况如图所示,由2段绳子承担物重; (2)动滑轮的重G轮=mg=8kg×10N/kg=80N, 不计绳重和摩擦,G总=500N+80N=580N,因为滑轮组用两段绳子承担物重,所以 ;
(3)滑轮组的机械效率:
.
11.(1)10N;(2);(3)88.9%.
【解析】
(1).由受力分析可知,F=(G+G动),
根据图象上两个特殊点代入,20= (30+G动)…①
40= (70+G动)…②
解①②组成的方程组可得:G动=10N,n=2;
(2).由n=2可知有两段绳子吊着动滑轮,故绕绳方法如图所示;
(3).由题意得,此时的拉力F=(G+G动)=(80N+10N)=45N,
此时滑轮组的机械效率η== ===88.9%