機械效率實驗分析

時間:2022-11-27 09:09:04

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機械效率實驗分析

圖1(1)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù),在圖甲種畫出滑輪組的繞繩方法.(2)實驗中,沿豎直方向勻速拉動彈簧測力計,使物體緩緩上升,在測量繩端所受的拉力時,彈簧測力計應(選填“保持靜止”或“勻速上升”).(3)第三次試驗時,測力計示數(shù)如圖乙所示,此時繩端受到的拉力為N,滑輪組的機械效率為%.(4)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)分析可知:①隨著物重的增大,額外功(選填“變小”、“不變”或“變大”),原因是.②要提高同一滑輪組機械效率,可以采取的措施.圖2[點撥]“影響滑輪組機械效率的因素”是滑輪組機械效率的實驗探究題的常見考點,本題涉及的都是基本實驗方法的考查.具體點撥如下:(1)要確定滑輪組的繞繩方法,首先應根據(jù)物體上升的高度h與繩端移動的距離s的關(guān)系n=s/h,確定與動滑輪相連的繩子的股數(shù)從而確定繞繩方法.(2)探究滑輪組的機械效率時,要沿豎直方向勻速向上拉動彈簧測力計,這樣能使物體處于勻速上升平衡狀態(tài),此時彈簧測力計示數(shù)為繩端所受的拉力;(3)根據(jù)圖乙的測力計指針位置和測力計的分度值確定讀數(shù),可得到繩端的拉力.

根據(jù)滑輪組機械效率η=W有W總×100%=GhFs×100%公式,可求出此時滑輪組的機械效率η為74.1%.(4)①隨著物重的增大時,摩擦力也相應變大,克服摩擦力所做的功為額外功,所以額外功將變大.②分析表中的第1、2、3次實驗數(shù)據(jù)可知,動滑輪重一定,鉤碼重依次為1N、2N、4N,則滑輪組的機械效率依次為55.6%、66.7%、74.1%,這說明在使用同一滑輪組提升重物時,鉤碼越重,機械效率越高;可得:要提高同一滑輪組機械效率,可以采取增大所提重物的質(zhì)量的措施.圖2[答案](1)如圖2所示(2)勻速上升(3)1.874.1(4)①變大克服摩擦做功更多②增加提起的物重或減輕動滑輪重例2.用如圖所示的實驗裝置測量杠桿的機械效率.實驗時,豎直向上勻速拉動彈簧測力計,使掛在較長杠桿下面的鉤碼緩緩上升.(1)實驗中,將杠桿拉至圖中虛線位置,測力計的示數(shù)F為N,鉤碼總重G為1.0N,鉤碼上升高度h為0.1m,測力計移動距離s為0.3m,則杠桿的機械效率為%.請寫出使用該杠桿做額外功的一個原因:.(2)為了進一步研究杠桿的機械效率與哪些因素有關(guān),一位同學用該實驗裝置,先后將鉤碼掛在A、B兩點,測量并計算得到下表所示的兩組數(shù)據(jù):根據(jù)表中數(shù)據(jù),能否得出“杠桿的機械效率與所掛鉤碼的重有關(guān),鉤碼越重其效率越高”的結(jié)論?答:;請簡要說明兩條理由:①;②.[點撥](1)前兩問是??碱},屬于較易題.相信同學們對這類問題能很好掌握了.對于第三問,我們可以從杠桿本身的自重和摩擦這兩因素去思考,問題不難解決.(2)在探究杠桿的機械效率是否與鉤碼懸掛點的位置和鉤碼的總重有關(guān)時,應采用控制變量法.

如在探究杠桿的機械效率是否與所掛鉤碼的總重有關(guān)時,應保持鉤碼懸掛點的位置、鉤碼升高的高度等因素不變;此外,應多次(至少三次)改變鉤碼的總重,測出多組數(shù)據(jù),通過比較、分析才能得出結(jié)論.本題中僅有兩組數(shù)據(jù),且未控制變量,故不具有可比性,因此,不能得出結(jié)論.[答案](1)0.566.7使用杠桿時需要克服杠桿自重、摩擦力等做功(2)不能①兩次實驗時鉤碼沒有掛在同一位置②僅根據(jù)一次對比實驗所得的結(jié)論不可靠[點評]對實驗結(jié)論進行評估時,應從下列方面進行考慮:實驗方法是否科學,實驗步驟是否合理,實驗圖4結(jié)論是否具有普遍性.[變式](2016杭州)小金用如圖4所示的實驗裝置測量杠桿的機械效率.實驗時豎直向上拉動杠桿,使掛在杠桿下面的鉤碼緩緩上升(支點和杠桿的摩擦不計).問:(1)重為5N的鉤碼掛在A點時,人的拉力F為4N,鉤碼上升0.3m時,動力作用點C上升0.5m,此時機械效率η1為.(2)小金為了進一步研究杠桿的機械效率與哪些因素有關(guān),仍用該實驗裝置,將鉤碼移到B點,再次緩慢提升杠桿使動力作用點C仍然上升0.5m.問:人的拉力F與第一次相比___(選填“變大”“變小”或“不變”).比較此時的機械效率η2與η1的大小并用學過的知識給以推導.[答案](1)75%(2)變小此時的機械效率η2<η1推導過程如下:杠桿的機械效率可表示為:η=W有用W有用+W額=11+W額W有用杠桿升高的高度不變,所以克服杠桿自重所做的額外功不變(即W額=G杠桿h杠桿不變);由于懸掛點B更接近支點,所以鉤碼提升的高度減小,根據(jù)W有用=Gh可知,有用功減小;從上面η的表達式可知:W有用減小、W額不變,所以W額/W有用變大,分母變大,η就減小;即η2<η1.

作者:蔡雪華