备考2024年中考物理重难点精讲精练：98-热点50 测量滑轮组的机械效率实验（精讲）

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热点50测量滑轮组的机械效率实验（精讲）

温馨提示：1.滑轮组的机械效率与物体被提升的高度以及滑轮组的绕线方式无关。

            2.提高滑轮组机械效率的方法：减小绳与滑轮之间的摩擦；减小动滑轮重；增加提升的物重。

            3.机械效率的计算：（1）已知物重G和拉力F：  (n表示承担物重的绳子段数)

            （2）已知物重和动滑轮重（不计摩擦）：

典例讲解

例1．在探究影响滑轮组机械效率的因素时，小明提出了如下猜想：

猜想一：滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关；

猜想二：滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关。

为了验证猜想，准备的器材如下：两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计。

小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了四次实验，数据如表所示：

（1）实验时，应沿竖直向上的方向 　   　拉动弹簧测力计。

（2）第1次实验中弹簧测力计的示数如图所示为 　   　N。

（3）第2次实验滑轮组的机械效率是 　   　。

（4）分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率 　   　（选填“越高”“越低”或“不变”）。

（5）为了验证猜想二，还需增加的实验器材是 　   　。

（6）比较3、4次实验数据可知：用同一滑轮组提升相同的物体，滑轮组的机械效率与提升高度 　   　

（选填“无关”或“有关”）。

【分析】（1）实验时，应沿竖直向上的方向匀速拉动弹簧测力计，此时系统处于平衡状态，拉力大小等于测力计示数；

（2）根据测力计分度值读数；

（3）根据η＝＝×100%求出第2次实验滑轮组的机械效率；

（4）分析表中数据得出结论。

（5）研究滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关，要控制其它因素相同，只改变动滑轮的重力；

（6）根据表格中的数据，利用控制变量法分析。

【解答】解：

（1）实验时，应沿竖直向上的方向匀速缓慢拉动弹簧测力计。

（2）第2次实验中弹簧测力计的示数如图所示，测力计分度值为0.1N，示数为0.5N；

（3）第3次实验滑轮组的机械效率是：

η＝＝×100%＝＝62.5%；

（4）分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率越高；

（5）为了验证滑轮组机械效率是否和动滑轮重有关，要改变动滑轮的重力，故还需增加的实验器材是几个自重不同的滑轮；

（6）比较3、4次实验数据可知，提升物体的高度不同，而滑轮组机械效率相同，故滑轮组机械效率与重物被提升高度无关；

故答案为：（1）匀速缓慢；（2）0.5；（3）62.5%；（4）越高；（5）几个自重不同的滑轮；（6）无关。

例2．某兴趣小组的同学在探究“影响滑轮组机械效率的因素”时，提出了如下猜想：

猜想一：滑轮组的机械效率与绕绳方式有关；

猜想二：滑轮组的机械效率与物重有关；

猜想三：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关。

为了验证上述猜想，兴趣小组的同学进行了如下实验，实验装置如图所示。

（1）兴趣小组的小明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“错误”）。

（2）组员通过更换滑轮组，改变钩码质量，测得数据如表所示：

①请将表中的数据填写完整；

②分析数据可知第3次实验是用 　   　（选填“丙”或“丁”）图所示装置做的实验；

③不计摩擦及绳重，分析1、2两次实验数据可知猜想一 　   　（选填“正确”或“错误”）；

④通过比较 　   　两次实验数据可得出结论：使用相同滑轮组提升物体时，物体越重，滑轮组机械效率越 　   　。

（3）根据表格中的数据分析可知：随着物重的增大，额外功 　   　（选填“变小”、“变大”或“不变”）。

（4）如果用图乙中滑轮组装置提升7N的重物，则它的机械效率可能是 　   　。

A.73%

B.81%

C.88%

【分析】（1）测滑轮组的机械效率，需要匀速拉动绳子，并且要在拉动中读弹簧测力计的示数，如果静止读数，绳子与滑轮之间的摩擦力就不能测量，额外功就会减小；

（2）①利用滑轮组的机械效率η＝%来计算；②利用n＝来计算承担物重的绳子段数，从而判断滑轮组；滑轮组效率与物重和动滑轮重有关，故可用控制变量法来分析；③不计摩擦及绳重，分析1、2两次实验数据可知，在比较滑轮组的机械效率与绳子段数的关系时，应保持滑轮组相同、物重相同，只改变绳子绕法，据此分析；④研究同一滑轮组提升重物时，滑轮组机械效率与提升物体的重力的关系时，要控制其它因素相同，只改变提升物体的重力；

（3）根据表格中的数据，分别求出2、3次实验做的额外功得出结论；

（4）依据同一滑轮组物重越大滑轮组机械效率越大可判断。

【解答】解：（1）测滑轮组的机械效率，需要匀速拉动绳子，并且要在拉动中读弹簧测力计的示数，如果静止读数，绳子与滑轮之间的摩擦力就不能测量，额外功就会减小，在有用功一定时，会导致机械效率变大，故该做法错误；

（2）①第四次实验时滑轮组的机械效率η＝%＝×100%＝80%；

②第3次实验时，吊着动滑轮绳子段数n＝＝＝3；故选丙；

③在比较滑轮组的机械效率与绳子段数的关系时，应保持滑轮组相同、物重相同，只改变绳子绕法，据此分析第1、2两次实验可知机械效率都为74%；故猜想一错误；

④研究同一滑轮组提升重物时，滑轮组机械效率与提升物体的重力的关系时，要控制滑轮组相同、绕绳方式也相同；只改变提升物体的重力，故通过比较2、3可得出同一滑轮组提升物重越大滑轮组机械效率越大；

（3）第2次实验时，额外功W1＝Fs﹣Gh＝1.8N×0.3m﹣4N×0.1m＝0.14J；同理可求出第3次实验时的额外功W2＝0.16J；故可知随着提升物重的增大，额外功增大；

（4）同一滑轮组提升物重越大滑轮组机械效率越大，故物重7N时的机械效率小于物重8N但大于物重4N的，故选：B；

答案：（1）错误；（2）①80%；②丙；③错误；④2、3；高；（3）变大；（4）B。