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专题21 探究滑轮组机械效率的实验题
抓住考点学

探究滑轮组的机械效率实验需要学通的基础知识

1.原理：η=W有/W总
2.应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S
3.器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需 刻度尺、弹簧测力计。
4.注意：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的是保证测力计示数大小不变。
5.结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：
（1）动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。
（2）提升重物越重，做的有用功相对就多。
（3）摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。
同一滑轮组绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。
6.测量机械效率时为什么不能使弹簧测力计静止？机械效率会怎样？
当弹簧测力计静止时，绳子和滑轮之间没有摩擦力，拉力示数会变小，有用功在总功中占的比例增大，滑轮组的机械效率偏大。
根据考点考

【例题1】同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时提出了下列假设：
猜想一:滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关；
猜想二:滑轮组机械效率高低可能与被提物重有关；
猜想三:滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关；
猜想四:滑轮组机械效率高低可能与承重绳子段数有关。
一位同学设计了如图所示的四个滑轮组，并将所测实验数据填入下表：

（1）在表中填上四次实验的绳子的股数n和机械效率。
（2）根据实验____和____(填①、②、③、④)可知，滑轮组机械效率高低与被提物重有关；
（3）根据实验②和④可知，滑轮组的机械效率与________________________无关；
（4）通过实验可以发现，不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，机械效率越______；
（5）要研究滑轮组机械效率高低是否与物体提升高度有关应该选用_______(填“同一”或“不同”)滑轮组，提升_______(填“相同”或“不同”)的高度去研究。
【例题2】（2020天津）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三次实验，数据如下表所示：
实验次数
钩码所受的重力G/N
提升高度h/m
拉力F/N
蝇瑞移动的距离s/m
机械效率𝜂
1
2.0
0.1
1.0
0.3
66.7%
2
4.0
0.1
1.8
0.3
74.1%
3
6.0
0.1
2.5
03

请你解答如下问题：
(1)表中第3次实验时滑轮组的机械效率为______：根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式（ ）；
(2)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”）；
(3)为了验证猜想二，还需增加的实验器材是______｡
结合考点练

1.（2020湖南岳阳）“测滑轮组的机械效率”的实验数据如下表：
实验次数
物重G（N）
物体上升高度h（m）
拉力F（N）
绳子自由端移动距离s（m）
机械效率η
1
4
0.1
2.0
0.3
66.7%
2
5
0.1

0.3
694%
3
6
0.1
2.6
0.3

(1)实验时，应沿竖直向上的方向______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为______N；
(3)第3次实验滑轮组的机械效率是______；（保留一位小数）
(4)如果用这个滑轮组提升7N的重物，则它的机械效率可能是______（选填序号）。
A．60% B．70% C．80%
2．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）用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格．
（2）按如安装滑轮组，分别记下钩码和弹簧测力计的位置．
（3）拉动弹簧测力计并读出拉力F的值，用刻度尺测出的钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s，将这三个量填入表格．
（4）算出有用功W有、总功W总、机械效率η并填入表格．
（5）改变钩码上升的高度，重复上面的实验，记录并计算实验数据．
实验记录：
实验次数
钩码重力G/N
物体上升的高度h/cm
有用功W有/J
拉力F/N
弹簧测力计移动的距离s/cm
总功W总/J
机械效率η
1
6
3.00
18.00
2.38
9.00
21.42
84.0%
2
6
5.00

30.00
2.40
15.00
36.00
83.3%
3
6
8.00
48.00
2.36
24.00
56.64
84.7%
4
6
10.00
60.00
2.35
30.00
70.50
85.1%

实验结论：在忽略绳子的重力和摩擦的情况下，滑轮组的机械效率与所提升物体的重力和高度无关．请你评价小明和小红的实验报告．
（1）指出实验步骤中存在的错误和不足；
（2）从理论上分析说明他们实验结论的局限性．
3.某小组同学测量滑轮组的机械效率。实验步骤有：
（i）按照如图所示安装滑轮组，测钩码重力G并记钩码和绳端的位置
（ii）用弹簧测力计缓慢拉动绳端，使钩码上升，读出拉力F的值，并测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s；
（iii）记录实验数据填入表格中（表格略）；
（iv）多次改变钩码的数量，重复上述实验；
（v）用动滑轮质量不同的两个滑轮组吊相同的钩码，分别测机械效率；
（vi）分析测量结果，讨论影响机械效率的因素
回答以下问题：
（1）除了如图所示器材和弹簧测力计外，还需要的器材是 。
（2）滑轮组机械效率的计算公式是η= （用直接测得的物理量符号表示）。
（3）关于影响滑轮组机械效率的因素，该小组同学讨论后得到以下认识，你认为正确的有 （填序号，可能不止一项正确）。
A．在相同情况下，摩擦越大，机械效率越小
B．在相同情况下，摩擦越大，机械效率越大
C．忽略摩擦，定滑轮质量相同，则机械效率相同
D．忽略摩擦，动滑轮质量相同，则机械效率相同
E．忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越大
F．忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越小