第1课时 机械效率的理解及滑轮组机械效率的计算
题组1 有用功、额外功和机械效率的理解
1.用水桶从井中提水的时候,克服 的重力做的功是有用功,克服 的重力做的功是额外功;如果桶掉到井里,捞上来的桶里带了一些水,克服 的重力做的功是有用功,克服 的重力做的功是额外功。(均选填“水”或“水桶”)?
2.工人师傅用动滑轮提升重物,下列有关他做功的说法正确的是
( )
A.他提起动滑轮所做的功是有用功
B.他提起重物时,克服摩擦力所做的功是有用功
C.动滑轮对重物做的功是有用功
D.他的拉力做的功是有用功
3.升降机甲比升降机乙的机械效率高,利用它们分别把质量相同的物体匀速提升相同的高度。两者相比,升降机乙
( )
A.做的总功较少
B.做的总功较多
C.提升重物做的有用功较少
D.提升重物做的有用功较多
4.如图1所示的吊车有大小两个吊钩,在确保安全的前提下,下列关于吊车机械效率的说法正确的是
( )
图1
A.吊起相同货物,使用小吊钩机械效率高
B.吊起相同货物,上升速度越大机械效率越高
C.每次吊起的货物越少,机械效率越高
D.货物升高的高度越高,机械效率越高
5.关于机械效率,下列说法中正确的是
( )
A.机械效率越高的机械越省力
B.机械效率越高的机械越省功
C.机械效率越高的机械功率越大
D.任何机械的机械效率都小于100%
题组2 滑轮及滑轮组的机械效率计算
6.如图2所示,用甲、乙两种装置将物体匀速提升相同高度,物体的重力均为10
N,滑轮的重力均为1
N,不计绳重及摩擦,所用的拉力分别是F1和F2,机械效率分别是η1和η2,则F1 F2,η1 η2。(均选填“>”“<”或“=”)?
图2
图3
7.如图3所示,人拉着绳子在水平地面上移动s=3
m,用10
s时间将270
N的物体匀速提升h=1
m,若滑轮的机械效率为90%,则此人做功的功率大小为 。?
8.如图4所示,快递小哥为了把较重的货物装入运输车,用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物。若把同一货物匀速提升到同一高度,忽略绳重和摩擦。下列分析正确的是
( )
A.甲方式可以省力
B.乙方式不能改变力的方向
C.甲、乙两种方式做的有用功相等
D.甲、乙两种方式的机械效率相等
图4
图5
图6
9.如图5所示,工人通过滑轮组将重600
N的箱子提升12
m。在这一过程中,若不计绳重和摩擦,工人做的额外功是1800
J。则下列有关计算结果中正确的是
( )
A.工人所用拉力为200
N
B.工人做的总功为7200
J
C.动滑轮重为150
N
D.滑轮组的机械效率为75%
10.(多选)如图6所示,重800
N的物体,在100
N水平拉力F的作用下,以0.1
m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了20
s,滑轮组的机械效率为60%。在此过程中,下列说法正确的是
( )
A.拉力F做的功为400
J
B.物体与地面间的滑动摩擦力为180
N
C.额外功的功率为12
W
D.若物体的重力和运动速度不变,只增大水平地面的粗糙程度,则滑轮组的机械效率会降低
11.
如图7所示,甲、乙分别为同一滑轮组的不同绕法,忽略绳重及一切阻力。用图甲绕法匀速提升重为900
N的物体时,机械效率为90%。下列判断正确的是( )
图7
A.拉力F1的大小为450
N
B.用图乙绕法匀速提升重为400
N的物体时,机械效率为80%
C.分别用两种绕法匀速提升相同重物时,图乙绕法机械效率大
D.分别用两种绕法匀速提升相同重物升高相同高度,F2做功少
12.
在九年级物理拓展课上,李博同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景,设置了如图8所示的滑轮组来提升装修材料,若他用250
N的拉力在20
s内,将450
N的材料提升了10
m。求:(不计绳重和摩擦,g取10
N/kg)
(1)拉力的功率是多少。
(2)提升450
N材料时,此滑轮组的机械效率是多少。
(3)若绳子能承受的最大拉力为400
N,此滑轮组的机械效率最大可提高到多少。
图8
13.小熊在课外实践活动中,用如图9甲所示的滑轮组匀速拉动放在树下水平地面上的不同物体,物体受到的摩擦力从100
N开始逐渐增大,每次物体被拉动的距离均为1
m。根据测量结果画出了该滑轮组的机械效率与物体受到的摩擦力大小的关系图像,如图乙所示。若不计绳重和滑轮摩擦,问:
图9
(1)由图乙可知,当物体受到的摩擦力为100
N时,滑轮组的机械效率是多大?
(2)当滑轮组的机械效率为75%,物体以0.1
m/s的速度匀速运动时,该滑轮组的有用功率是多大?
(3)当物体与地面间的摩擦力为1500
N时,体重为500
N的小熊竖直向下拉绳,还能用此滑轮组拉动物体吗?用计算结果说明。
答案
1.水 水桶 水桶 水
2.C
3.B [解析]
把质量相同的物体提升相同的高度,根据W有用=Gh=mgh可知有用功相同,故C、D错误;所做的有用功相同,升降机乙的机械效率低,说明升降机乙做的总功较多,故A错误,B正确。
4.A [解析]
用吊车吊起货物时,克服货物重力做的功为有用功,克服吊钩的重力和摩擦力所做的功为额外功,所以吊起相同货物,使用小吊钩机械效率高,故A正确;吊车吊起货物的速度和高度与机械效率无关,故B、D错误;每次吊起的货物越少,机械效率越低,故C错误。
5.D [解析]
机械的省力情况与机械效率高低没有关系,故A错误;使用任何机械都不能省功,故B错误;功率是表示物体做功快慢的物理量,机械效率是指有用功在总功中所占的比例,两者没有必然联系,故C错误;使用任何机械都要不可避免地做额外功,所以有用功总小于总功,机械效率一定小于100%,故D正确。
6.> >
7.30
W
[解析]
W有用=Gh=270
N×1
m=270
J,
由η=×100%得,W总===300
J,
由W=Pt得,P===30
W。
8.C
9.C [解析]
工人做的有用功:W有用=Gh=600
N×12
m=7200
J,工人做的总功:W总=W有用+W额外=7200
J+1800
J=9000
J,由图知n=2,则拉力端移动的距离:s=2h=2×12
m=24
m,由W总=Fs得工人提升箱子的拉力:F===375
N;不计绳重和摩擦,拉力F=(G+G动),则动滑轮的重力:G动=2F-G=2×375
N-600
N=150
N;滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=80%。
10.BC [解析]
物体移动距离:s物=v物t=0.1
m/s×20
s=2
m;由图知,n=3,则绳子自由端移动的距离:s=ns物=3×2
m=6
m;拉力做的功:W总=Fs=100
N×6
m=600
J,A错误;由η=×100%得有用功:W有用=ηW总=60%×600
J=360
J,由W有用=fs物求得物体与地面间的滑动摩擦力:f===180
N,B正确;拉力做的额外功:W额外=W总-W有用=600
J-360
J=240
J,额外功的功率:P===12
W,C正确;物体的重力和运动速度不变,只增大接触面的粗糙程度,增大了摩擦力,相同时间内增大了有用功,而额外功几乎不变,有用功与总功的比值变大,机械效率变大,D错误。
11.B [解析]
忽略绳重及一切阻力,用图甲绕法匀速提升重为900
N的物体时,机械效率为90%,图甲中n=2,由η=×100%=×100%=×100%=×100%可得拉力F1的大小:F1===500
N,故A错误;图甲中,根据F1=(G+G动)可得动滑轮的重力:G动=2F1-G=2×500
N-900
N=100
N;忽略绳重及一切阻力,滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=×100%,则用图乙绕法匀速提升重为400
N的物体时,其机械效率为η'=×100%=×100%=80%,故B正确;分别用两种绕法匀速提升相同重物时,使重物升高相同高度,有用功相同,忽略绳重及一切阻力,克服动滑轮重力做的功是额外功,因同一滑轮组中动滑轮的重力不变,提升高度相同,则额外功相同,总功相同(即F1和F2做功相同),机械效率也相同,故C、D错误。
12.(1)由图知,n=3,则绳子自由端移动的距离:s=nh=3×10
m=30
m,
拉力做的功:W总=Fs=250
N×30
m=7500
J,
则拉力的功率:P===375
W。
(2)有用功:W有用=Gh=450
N×10
m=4500
J,
机械效率:η=×100%=×100%=60%。
(3)由F=(G+G动)可得动滑轮的重力:G动=nF-G=3×250
N-450
N=300
N;
由F=(G+G动)可得滑轮组能提升的最大物重:G'=nF'-G动=3×400
N-300
N=900
N;
此滑轮组的最大机械效率:η'=×100%=×100%=×100%=×100%=75%。
13.(1)由图乙可知,当物体受到的摩擦力为100
N时,滑轮组的机械效率是50%。
(2)当f1=100
N时,η1=50%,
通过滑轮组拉动水平地面上的物体,则有用功:W有用1=f1s,
由题知,不计绳重及滑轮摩擦,则额外功:W额外=G动s,
总功:W总1=W有用1+W额外=f1s+G动s,
所以,η1=×100%=×100%=×100%=×100%=50%,
解得动滑轮重:G动=100
N;
当η2=75%时,不计绳重及滑轮摩擦,此时滑轮组的机械效率:η2=×100%,代入数据得75%=×100%,解得f2=300
N,
则P===f2v=300
N×0.1
m/s=30
W。
(3)由图可知,n=3,不计绳重及滑轮摩擦,当f3=1500
N时,拉动物体需要的拉力:
F3=(f3+G动)=×(1500
N+100
N)≈533
N>500
N,
故小熊不能用该滑轮组拉动物体。第2课时 斜面和杠杆机械效率的计算
题组1 斜面机械效率的计算
1.
在斜面上将一个重4.5
N的物体匀速拉到高处(如图所示),沿斜面向上的拉力为1.8
N,斜面长s=1.2
m,高h=0.3
m。把重物直接提升h所做的有用功为
J,这个斜面的机械效率是 。?
2.如图1所示,用细绳将一重为6
N的物体沿光滑斜面匀速拉到高处,斜面长s=1
m,高h=0.25
m,在此过程中,细绳的拉力F为 N;若斜面粗糙,匀速拉动同一物体时,斜面的机械效率为75%,则细绳的拉力F'为 N。?
图1
3.如图2所示,将重物从长4
m、高1
m的斜面底部匀速推上斜面顶端,已知沿斜面所用的推力是300
N,斜面的机械效率是75%,则推力做的总功是
J,物体的重力是 N,物体与斜面间的摩擦力大小是 N。?
图2
4.如图3所示,把重力为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点的过程中,绳的拉力对甲做的功为WAB;用平行于斜面的拉力把重力也为G的物体乙沿斜面从C点匀速拉至与B点等高的D点,在此过程中绳的拉力对乙做的功为WCD,斜面的机械效率为
( )
图3
A.×100%
B.×100%
C.×100%
D.×100%
5.如图4所示,有一斜面长为L,高为h,现用沿斜面向上的拉力F把重为G的物体从斜面底端匀速拉到顶端。已知在这个过程中,物体受到斜面的摩擦力大小为f,则斜面的机械效率为
( )
A.×100%
B.
×100%
C.×100%
D.×100%
6.如图5所示,把同一物体沿斜面BA和CA分别拉到顶端A,若沿斜面的拉力F1=F2,则斜面两边的机械效率η1、η2的大小关系是
( )
A.η1<η2
B.η1=η2
C.η1>η2
D.不能确定
图4
图5
图6
7.如图6所示,把重力为100
N的物体从斜面底端匀速推到顶端,斜面长为10
m,高为3
m,已知实际推力为50
N,则下列说法错误的是
( )
A.推力做功为500
J
B.克服物体重力所做的功为300
J
C.斜面的机械效率为60%
D.物体与斜面之间的摩擦力为50
N
8.如图7所示是为了上山方便而修建的盘山公路。为什么盘山公路要修成S形呢?因为盘山公路相当于斜面。若从山底到山顶的盘山公路长200
m,山高30
m,一辆5
t的小型货车从山底开上山顶的过程中牵引力保持2.5×104
N不变,求:(g取10
N/kg)
(1)货车行驶过程中牵引力所做的功。
(2)该盘山公路的机械效率。
(3)货车在行驶过程中所受的阻力。
图7
题组2 杠杆机械效率的计算
9.用动力臂是阻力臂3倍的杠杆将600
N的货物抬高30
cm,手向下压杠杆的力是250
N,手下降的高度是 cm,人做的总功是 J,有用功是 J,这根杠杆的机械效率是 。?
10.如图8所示,用竖直向上的力F匀速拉动杠杆的右端,使质量为5
kg的物体缓慢升高0.1
m,测出拉力大小F=24
N,拉力移动的距离为0.25
m,则该杠杆的机械效率为 。(g取10
N/kg,计算结果保留一位小数)?
图8
图9
图10
11.如图9所示,小明将重为20
N的物体G悬挂在一粗细相同、质量分布均匀的长硬棒的中点,在棒的另一端用竖直向上的拉力F,将重物提升h=0.1
m,若杠杆的机械效率为80%,不计摩擦,杠杆自重为 N。?
12.工人用一根杠杆提升一桶油,他用250
N向下的拉力拉过1.2
m,油桶上升30
cm,若杠杆的机械效率为90%,则这桶油重为 N。?
13.小明用如图10所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”。实验时,将总重为G的钩码挂在铁质杠杆上A点,弹簧测力计作用于C点,现竖直向上匀速拉动弹簧测力计,钩码上升的高度为h,杠杆的机械效率为η1;若仅将弹簧测力计移动到B点,仍将钩码竖直向上匀速提升相同的高度,杠杆的机械效率为η2,不计摩擦,则下列选项正确的是
( )
A.η2=η1
B.η2<η1
C.η2>η1
D.无法确定
14.为方便残疾人上下台阶,一些公共场所设计了残疾人专用通道(如图11所示),其实质是斜面。小明将重750
N的人和轮椅沿8
m长的斜面推上1
m高的平台,沿斜面所用的推力为125
N,所用时间为10
s。求:
图11
(1)该斜面的机械效率。
(2)推力的功率。
(3)若斜面的机械效率为η,将轮椅匀速推上斜面时所需的推力为F,轮椅与斜面间的摩擦力为f,试推导:f=(1-η)F。
答案
1.1.35 62.5%
2.1.5 2
3.1200 900 75
4.A
5.A
6.C
7.D
8.(1)货车行驶过程中牵引力所做的功:W总=Fs=2.5×104
N×200
m=5×106
J。
(2)货车重力:G=mg=5000
kg×10
N/kg=5×104
N,
牵引力做的有用功:W有用=Gh=5×104
N×30
m=1.5×106
J,
该盘山公路的机械效率:η=×100%=×100%=30%。
(3)额外功:W额外=W总-W有用=5×106
J-1.5×106
J=3.5×106
J,
由W额外=fs可得货车在行驶过程中所受的阻力:f===1.75×104
N。
9.90 225 180 80%
10.83.3%
11.5
12.900
13.A
14.(1)推力做的有用功:W有用=Gh=750
N×1
m=750
J,
总功:W总=Fs=125
N×8
m=1000
J,
斜面的机械效率:η=×100%=×100%=75%。
(2)推力的功率:P===100
W。
(3)利用斜面做的额外功W额外=fs,有用功W有用=W总-W额外=Fs-fs,
斜面的机械效率:η=×100%=×100%,
解得:f=(1-η)F。第3课时 机械效率的测量
题组1 测量滑轮(组)的机械效率
1.某同学通过如图2所示实验来探究“影响滑轮组机械效率的因素”,并测算了各次实验装置的机械效率。关于他的实验过程,下列说法中不正确的是
( )
图2
A.由①②可知:滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关
B.由②③可知:同一滑轮组提起物重越大,机械效率越低
C.在实验①中,应匀速竖直向上拉动绳子
D.为使实验的结论更具可靠性,应换用不同的装置进行多次实验归纳得出普遍规律
2.
测量如图3所示滑轮组的机械效率,部分实验数据如下表所示。
图3
实验次数
钩码重力G/N
钩码上升高度h/cm
拉力F/N
绳端移动距离s/cm
机械效率η
1
1.0
5
15
55.6%
2
1.5
5
0.8
15
3
2.0
5
1.0
15
66.7%
4
2.0
10
1.0
30
66.7%
(1)实验过程中,应缓慢拉动弹簧测力计,使钩码竖直向上做 运动。第1次实验时,弹簧测力计示数如图所示,为 N。?
(2)第2次实验时所做的有用功为 J,滑轮组的机械效率是 。?
(3)分析1、2、3次实验的数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物重力越 (选填“大”或“小”),滑轮组的机械效率越高;分析3、4次实验的数据可知,滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 (选填“有关”或“无关”)。?
(4)结合生产生活实际,用滑轮组提升重物时,下列选项中可提高机械效率的是 。?
A.增大绳重
B.减轻动滑轮重
C.加快提升重物的速度
3.某小组利用如图4所示的实验装置测量滑轮组的机械效率,得到的数据如下表所示。
图4
实验次数
钩码的重力G/N
钩码上升的高度h/m
绳端测力计示数F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率
1
4
0.1
①
0.3
②
2
8
0.1
3.3
0.3
81%
3
12
0.1
4.5
0.3
89%
(1)实验中应竖直向上 缓慢拉动弹簧测力计。完成第1次实验时,绳端测力计的示数如图甲所示,则表格中编号为①的空格中应填 ,编号为②的空格中应填 (计算结果保留整数),这次实验中滑轮组做的有用功为 J。?
(2)小敏发现实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,她认为应该静止时读数,小敏的这种想法
(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)第3次实验中,利用滑轮组做的额外功为 J。?
题组2 测量斜面和杠杆的机械效率
4.[2020·河北节选]
斜面是一种简单机械,在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力,如: 。那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢?(使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定,比值越小,越省力)?
小明做了如下猜想:
猜想1:与斜面的表面材料有关;
猜想2:与斜面的倾斜程度有关;
猜想3:与物体受到的重力大小有关。
图5
小明为验证上述猜想,利用如图5所示的装置进行了实验。实验中所用的物块材料及其表面粗糙程度相同,在沿斜面拉力的作用下,物块在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的数据记录如下表所示。
实验序号
1
2
3
4
5
6
斜面倾角
θ
θ
θ
θ
θ1(θ1>θ)
θ2(θ2>θ1)
斜面的表面材料
木板
毛巾
木板
木板
木板
木板
物块重G/N
2.0
2.0
4.0
6.0
2.0
2.0
沿斜面拉力F/N
1.35
1.52
2.70
4.05
1.52
1.70
回答下列问题:
(1)通过对比实验 中的数据可知,使用斜面省力的情况与斜面的表面材料有关。?
(2)通过对比实验1、5、6中的数据,得出的结论是:在其他条件相同时,?
。
(3)为验证猜想3,小明做了实验
(填写实验序号),分析实验数据后,小明认为这几次实验省力情况相同,依据是 ?
。?
5.小明同学利用如图6所示的实验装置探究杠杆的机械效率。请你回答下列问题。
图6
(1)实验过程中,要竖直向上匀速缓慢拉动弹簧测力计,这样做的目的是?
。
(2)为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关,小明同学用该实验装置,先后将钩码挂在A、B两点,测量并计算得到如下表所示的两组实验数据。
实验次数
钩码悬挂点
钩码总重G/N
钩码移动距离h/m
拉力F/N
测力计移动距离s/m
机械效率η
1
A点
1.5
0.10
0.7
0.30
71.4%
2
B点
2.0
0.15
1.2
0.30
83.3%
根据表格中的实验数据可知:使用该杠杆提升钩码做功时,也存在额外功。不计空气阻力,其额外功的主要来源是:①
;②
。?
(3)根据表格中的实验数据不能得出
“杠杆的机械效率与所挂钩码的重力有关,钩码越重其效率越高”的实验结论。理由是:① ;② 。?
6.小明用如图7所示的器材探究“影响动滑轮的机械效率的因素”。小明猜测“图中动滑轮匀速拉动的物体越重,滑轮的机械效率就越低”。请设计实验检验其猜测,写出实验步骤。(若需要可补充器材,可用文字表述或画图表示)
图7
答案
1.B [解析]
①②两次实验中绳子绕法不同,提升的物重相同,两次机械效率都是70%,所以可知滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关,故A说法正确;②③两次实验中使用的是同一滑轮组,提升的物重不同(第③次物重更大),③的机械效率大于②,说明同一滑轮组提起物重越大,机械效率越高,故B说法错误;在实验①中,为了正确测量拉力的大小,应匀速竖直向上拉动绳子,故C说法正确;为使实验的结论更具可靠性,应换用不同的装置进行多次实验归纳得出普遍规律,故D说法正确。
2.(1)匀速 0.6 (2)0.075
62.5%
(3)大 无关 (4)B
[解析]
(1)实验过程中,应缓慢拉动弹簧测力计,使钩码竖直向上做匀速运动。第1次实验时,弹簧测力计示数如图所示,测力计分度值为0.1
N,示数为0.6
N。
(2)第2次实验时所做的有用功:W有用2=G2h2=1.5
N×0.05
m=0.075
J;
第2次实验时做的总功:W总2=F2s2=0.8
N×0.15
m=0.12
J;
滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=62.5%。
(3)分析1、2、3次实验的数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物重力越大,滑轮组的机械效率越高;分析3、4次实验的数据可知,滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。
(4)增大绳重,有用功相同时增大了额外功,有用功与总功的比值变小,机械效率变小;减轻动滑轮重,有用功相同时减小了额外功,有用功与总功的比值变大,机械效率变大;由(3)知,滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关,则根据v=,滑轮组的机械效率与提升物体的速度无关。
3.(1)匀速 1.8 74% 0.4
(2)不正确 摩擦力
(3)0.15
[解析]
(1)在实验中,应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计,此时系统处于平衡状态,测力计示数等于拉力大小。完成第1次实验时,绳端测力计示数如图甲所示,测力计分度值为0.1
N,示数为1.8
N,则表格中编号为①的空格中应填1.8。
第1次实验时的有用功:W有用1=G1h=4
N×0.1
m=0.4
J;
拉力做的总功:W总1=F1s=1.8
N×0.3
m=0.54
J;
第1次实验时的机械效率为η=×100%=×100%=74%,
则编号为②的空格中应填74%,这次实验中滑轮组做的有用功为0.4
J。
(2)小敏发现实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,她认为应该静止时读数,小敏的这种想法不正确,因为她没有考虑到摩擦力对滑轮组机械效率的影响。
(3)第3次实验中的有用功:W有用3=G3h=12
N×0.1
m=1.2
J;
拉力做的总功:W总3=F3s=4.5
N×0.3
m=1.35
J;
利用滑轮组做的额外功为W额外=W总3-W有用3=1.35
J-1.2
J=0.15
J。
4.盘山公路
(1)1和2
(2)斜面的倾斜程度越小,提升物体越省力
(3)1、3、4
根据1、3、4的实验数据可知,物体的重力变为原来的几倍,拉力就变为原来的几倍,即沿斜面的拉力F与物体的重力G的比值大小相等
[解析]
斜面是一种简单机械,使用斜面可以省力。当斜面的高度一定时,斜面越长,坡度越缓,则越省力;如:盘山公路。
(1)探究斜面省力的情况与斜面的表面材料是否有关时,采用的是控制变量法,实验中需要控制物重、斜面倾角相同,表面材料不同,所以应该对比实验1和2的数据。
(2)对比实验1、5、6中的数据可知,在斜面的表面材料、物重相同的情况下,斜面倾角越小,拉力越小,故结论是:在其他条件相同时,斜面的倾斜程度越小,提升物体越省力。
(3)探究斜面省力的情况与物体受到的重力大小是否有关时,根据控制变量法可知,实验中需要控制斜面倾角相同、表面材料相同,物体的重力不同,所以需要对比1、3、4的实验数据;根据1、3、4的实验数据可知,物体的重力变为原来的几倍,拉力就变为原来的几倍,即沿斜面的拉力与物体的重力G的比值大小相等。
5.(1)使弹簧测力计的示数和作用在杠杆上的拉力相等
(2)①杠杆自重
②杠杆支点处的摩擦
(3)①两次实验钩码没有挂在同一位置
②一次对比实验所得结论是不可靠的
[解析]
(1)实验时,要竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使弹簧测力计的示数和作用在杠杆上的拉力相等。
(2)额外功产生的原因:克服机械的自重做功、克服摩擦做功。
(3)分析机械效率的影响因素要采用控制变量法,研究提起的物重和机械效率的关系时,应保持悬挂位置不变;应进行多次实验,分析多组数据,才能得出正确结论,只凭一次实验数据得出结论是不科学的。
6.根据η=×100%=×100%=×100%可知,要求出动滑轮的机械效率,需测出的物理量:摩擦力f、拉力F。
步骤:①用测力计直接拉着物体沿水平方向做匀速直线运动,物体处于平衡状态,由二力平衡条件可知,物体受到的滑动摩擦力f
等于物体受到的拉力;
②如题图所示,用动滑轮在同一水平面上匀速拉动物体做匀速直线运动,记下测力计的示数F;
③换用重力大一些的物体,重复上面的实验两次,比较机械效率大小得出结论。
