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文檔簡介
1、2019年中考物理實驗專題復(fù)習(xí) 探究滑輪組的機械效率的實驗答案解析1.(2018銅仁)如圖所示,小剛做“測量滑輪組的機械效率”實驗時,用20N的拉力將重為30N的物體勻速提升30cm.求:此滑輪組是由 段繩子承擔(dān)動滑輪和物體的總重。滑輪組的機械效率是 %測量滑輪組的機械效率時,下列因素中:a動滑輪重力、b繩子繞法、c摩擦力、d定滑輪重力、e物體重力,對滑輪組機械效率有影響的是()AacdeBbceCaceDabcde【專題】實驗題;測量型實驗綜合題【分析】(1)根據(jù)作用在動滑輪上的條數(shù)確定幾條繩子承擔(dān)重物;(3)根據(jù)機械效率的概念分析解答。【解答】解:因為一個動滑輪提供兩條繩子,而動滑輪中間的
2、掛鉤也提供一條,所以重物和動滑輪由3段繩子承擔(dān);滑輪組的機械效率:總功等于有用功加額外功,減小動滑輪重力,可以減小額外功,從而減小總功,根據(jù)可知,可以提高滑輪組的機械效率,故a有影響;,改變繩子繞法、減小定滑輪重力,滑輪組的機械效率不變,不能提高滑輪組機械效率,故b、d無影響;總功等于有用功加額外功,減小繩子與滑輪之間的摩擦,額外功減小,總功減小,有用功不變,可以提高滑輪組的機械效率,故c有影響;,增大重物重力,可以提高滑輪組的機械效率,故e有影響;故選C。故答案為:3;75;C?!军c評】此題考查滑輪組的認(rèn)識、提高機械效率的方法,是一道綜合性較強的題目,考查非常全面,需要學(xué)生具備扎實的物理知識
3、。2.(2018南通)小華用圖示裝置探究滑輪組的機械效率,實驗數(shù)據(jù)記錄如下:次數(shù)物重G/N物體上升高度h/m拉力F/N機械效率120.101.066.7%230.101.471.4%360.102.5(1)實驗中應(yīng)豎直向上勻速拉動彈簧測力計,繩端移動距離為0.3m。(2)第3次實驗的機械效率為80%。(3)分析數(shù)據(jù)可知,提高同一滑輪組的機械效率,可以采取的措施是增加物重;小華所用動滑輪的重一定小于1N?!痉治觥浚?)只有勻速豎直向上拉動彈簧測力計,拉力大小不變,彈簧測力計的示數(shù)穩(wěn)定;重物和動滑輪有三段繩子承擔(dān),繩子移動的距離物體升高距離的3倍;(2)根據(jù)公式=可計算出機械效率;(3)根據(jù)1、2
4、、3次實驗中使用同樣的滑輪組,做的額外功相同;提起的物體越重,做的有用功越多,有用功占總功的比值越大,機械效率越大。當(dāng)物體越重時,對滑輪的壓力越大,摩擦力越大,所以第一次實驗受摩擦力的影響最小,根據(jù)G動=nFG物算出動滑輪的重力?!窘獯稹拷猓海?)實驗中應(yīng)該勻速豎直向上拉動彈簧測力計,以保證拉力大小恒定;由圖示可知,滑輪組承重繩子有效股數(shù)n=3,彈簧測力計移動的距離s=3h=30.10m=0.3m;(2)第3次測量中,有用功:W有用=Gh=6N0.10m=0.60J;做功:W總=Fs=2.5N0.30m=0.75J;機械效率為:3=100%=100%=80%;(3)由1、2、3次數(shù)據(jù)知,同一滑
5、輪組,物體越重,機械效率越高,故增加物重可以提高同一滑輪組的機械效率;當(dāng)物體越重時,對滑輪的壓力越大,摩擦力越大,所以第一次實驗受摩擦力的影響最小,此時滑輪的重力為:G動=nFG物=31N2N=1N。故答案為:(1)勻速;0.3;(2)80;(3)增加物重;1?!军c評】滑輪組的機械效率跟提起的物重有關(guān),跟物體升高的距離、移動的速度、繩子的繞法無關(guān)。通過增加提起的物重來提高機械效率。本題關(guān)鍵:一是知道改變機械效率的方法(增大提升重物的重、減少摩擦機械重),二是承擔(dān)物重的繩子股數(shù)的確定。3(2018西寧)小馬和小李設(shè)計了如圖甲、乙所示兩種滑輪組來提升同一重物,在討論滑輪組機械效率時兩人產(chǎn)生了分歧,
6、小馬認(rèn)為:“甲滑輪組的動滑輪個數(shù)少,機械效率高”;小李卻認(rèn)為:“乙滑輪組更省力,機械效率高”。兩人誰也說服不了誰,于是決定進行實驗來驗證自己的猜想是否正確。物理量滑輪組裝置甲裝置乙鉤碼重G/N44鉤碼上升高度h/m0.10.1繩端拉力F/N1.61.4繩端移動距離s/m0.30.4機械效率71.4%(所用每個滑輪的重相同,繩重和摩擦忽略不計),他們在實驗中得到的數(shù)據(jù)如下表所示:(1)根據(jù)所測數(shù)據(jù),請計算一個動滑輪的重力是0.8N,甲滑輪組的機械效率是83.3%;(2)由計結(jié)果可以確定小馬的說法是正確的,這個實驗說明了影響滑輪組機械效率的因素是動滑輪的個數(shù),由此可知,可采用盡可能的減小動滑輪的個
7、數(shù)的方法來提高滑輪組的機械效率。(3)隨后小馬又設(shè)計了一個方案,如圖丙所示,你認(rèn)為和圖甲裝置對比,在提升同一重物時,裝置丙的機械效率等于(選填“大于”“等于”或“小于”)裝置的機械效率。【解答】解:(1)甲裝置的有用功:W有用=Gh=4N0.1m=0.4J;總功:W總=Fs=1.6N0.3m=0.48J;額外功:W額=W總W有用=0.48J0.4J=0.08J;根據(jù)W額=G動h知,動滑輪的重力:G動=0.8N;裝置甲的機械效率:=100%=100%83.3%;(2)由表格數(shù)據(jù)可知,甲乙裝置中,甲的拉力較大,動滑輪的個數(shù)較少,動滑輪重力小,額外功少,滑輪組的機械效率較高,故小馬的說法正確;這個實
8、驗說明了影響滑輪組機械效率的因素有動滑輪的個數(shù),盡可能的減小動滑輪的個數(shù)可以提高滑輪組的機械效率;(3)由甲裝置和丙裝置可知,繩子的有效股數(shù)相同、動滑輪的個數(shù)相同、物體的重力相等,繩子的纏繞方式不同,兩裝置中,提升相同的物體上升相同的高度時所做的有用功相同,動滑輪的個數(shù)和摩擦力的大小相同所做的額外功相等,由=100%可知兩者的機械效率相同。故答案為:(1)0.8;83.3%;(2)小馬;動滑輪的個數(shù);盡可能的減小動滑輪的個數(shù);(3)等于。4(2018黔南州)18如圖為某同學(xué)測動滑輪機械效率的示意圖。他用彈簧測力計拉動繩子的自由端,將質(zhì)量為200g的鉤碼從A位置勻速提升到B位置,同時彈簧測力計從
9、圖中的A位置勻速豎直上升到B位置,這個過程用時2秒,彈簧測力計對繩的拉力為F請你根據(jù)這個同學(xué)做的實驗完成下列問題:(1)準(zhǔn)備了下列器材:鉤碼、天平、滑輪組、細(xì)繩、彈簧測力計和刻度尺,其中多余的器材是天平;(2)如圖,由刻度尺的讀數(shù)可知,鉤碼上升的距離是10.0cm。(3)若彈簧測力計的讀數(shù)為1.2N,則這個動滑輪的機械效率是83.3%,拉力F做功的功率是0.12W?!窘獯稹拷猓海?)實驗中不需要測出鉤碼的質(zhì)量,故多余的器材是天平;(2)由圖可知,刻度尺的分度值是1cm,則鉤碼上升的距離為10.0cm;(3)彈簧測力計從25cm開始上升,上升到45cm處,繩子末端移動的距離s=20.0cm=0.
10、2m;拉力做的功即總功為:W總=FS=1.2N0.2m=0.24J;有用功為:W有=Gh=mgh=0.2kg10N/kg0.1m=0.2J;機械效率為:=83.3%;拉力F做功的功率是:P=0.12W。故答案為:(1)天平;(2)10.0;(3)83.3%;0.12。5(2018綿陽)某小組同學(xué)測量滑輪組的機械效率。實驗步驟有:(i)按照如圖所示安裝滑輪組,測鉤碼重力G并記鉤碼和繩端的位置(ii)用彈簧測力計緩慢拉動繩端,使鉤碼上升,讀出拉力F的值,并測出鉤碼上升的高度h和繩端移動的距離s;(iii)記錄實驗數(shù)據(jù)填入表格中(表格略);(iv)多次改變鉤碼的數(shù)量,重復(fù)上述實驗;(v)用動滑輪質(zhì)量
11、不同的兩個滑輪組吊相同的鉤碼,分別測機械效率;(vi)分析測量結(jié)果,討論影響機械效率的因素回答以下問題:(1)除了如圖所示器材和彈簧測力計外,還需要的器材是繩子。(2)滑輪組機械效率的計算公式是=(用直接測得的物理量符號表示)。(3)關(guān)于影響滑輪組機械效率的因素,該小組同學(xué)討論后得到以下認(rèn)識,你認(rèn)為正確的有ADE(填序號,可能不止一項正確)。A在相同情況下,摩擦越大,機械效率越小B在相同情況下,摩擦越大,機械效率越大C忽略摩擦,定滑輪質(zhì)量相同,則機械效率相同D忽略摩擦,動滑輪質(zhì)量相同,則機械效率相同E忽略摩擦,動滑輪質(zhì)量相同,所吊重物質(zhì)量越大,則機械效率越大F忽略摩擦,動滑輪質(zhì)量相同,所吊重物
12、質(zhì)量越大,則機械效率越小【分析】(1)(2)滑輪組是用繩子把定滑輪和動滑輪組裝而成的機械裝置,根據(jù)滑輪組的機械效率公式=分析探究所需要測量的工具以及測量的量、表達(dá)式;(3)滑輪組機械效率與物體重力、動滑輪的重力,以及摩擦力的大小有關(guān),在有用功不變的情況下,所做的額外功越多,滑輪組的機械效率越低?!窘獯稹拷猓海?)由圖可知,除了滑輪,彈簧測力計外,還需要組裝滑輪的繩子;(2)由滑輪組的圖上可知,n=3滑輪組做的有用功為W有=Gh,總功為W總=Fs=Fnh=3Fh,機械效率的表達(dá)式為=;(3)AB、在相同情況下,摩擦越大,所做的額外公功越多,機械效率越小,故A正確,B錯誤;CD、忽略摩擦,滑輪組的
13、機械效率,與定滑輪的質(zhì)量無關(guān),動滑輪質(zhì)量相同,重力相同,額外功相同,則機械效率相同,故C錯誤、D正確;EF、忽略摩擦,動滑輪質(zhì)量相同,所吊重物質(zhì)量越大,所做的有用功越多,則機械效率越大。故E正確、F錯誤。故選ADE。故答案為:(1)繩子;(2);(3)ADE?!军c評】本題考查了實驗探究滑輪組的機械效率,要學(xué)會依據(jù)公式(原理)確定實驗器材、實驗所要測量的物理量、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)表格的設(shè)計等能力。23(6分)(2018德州)測量滑輪組的機械效率:步驟如圖所示為測量某滑輪組機械效率的實驗裝置。實驗時沿豎直方向勻速緩慢拉動彈簧測力計分析表中數(shù)據(jù)可知:實驗2是用圖乙做的實驗實驗序號3中的機械效率=80
14、%裝置圖表格實驗序號鉤碼重量G/N鉤碼上升高度h/m繩端拉力F/N繩端移動距離s/m機械效率140.11.80.374%280.13.10.386%380.12.50.4結(jié)論通過比較1、2(填實驗序號)兩次實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論:同一滑輪組提升重物時,物重越大,滑輪組的機械效率越高。通過比較2、3兩次實驗數(shù)據(jù)可得出結(jié)論:不同滑輪組提升相同重物時,動滑輪越重,滑輪組的機械效率越低問題討論實驗過程中邊拉動邊讀數(shù),彈簧測力計示數(shù)不穩(wěn)定,有同學(xué)認(rèn)為應(yīng)靜止時讀數(shù)。你認(rèn)為他的想法不正確(選填“正確”或“不正確”),因為他沒有考慮到摩擦力對滑輪組機械效率的影響?!痉治觥浚?)根據(jù)繩子自由端移動的距離s與提升物體的
15、高度h的關(guān)系,s=nh,求出實驗1中繩子的有效段數(shù)分析;求出實驗2中繩子的有效段數(shù)分析;根據(jù)=100%求第3次實驗的機械效率:(2)根據(jù)控制變量法,要探究滑輪組的機械效率與物重的關(guān)系,需要控制繩子的段數(shù)相同,改變物體的重力,找出合適的次數(shù);比較實驗2和3的相同條件和不同條件得出結(jié)論;(3)在測力計靜止時,不會克服輪與軸、繩與輪之間的摩擦考慮。【解答】解:(1)根據(jù)繩子自由端移動的距離s與提升物體的高度h的關(guān)系,s=nh,故實驗1中繩子的有效段數(shù):n=3;實驗2中繩子的有效段數(shù):n=3;由表格數(shù)據(jù)知:第1次實驗物體的重力為4N,第2次物體的重力為8N,故第1次是用甲圖做的實驗,第2次是用乙圖做的
16、:第3次實驗的機械效率:3=100%=80%;(2)根據(jù)控制變量法,要探究滑輪組的機械效率與物重的關(guān)系,需要控制繩子的段數(shù)相同,改變物體的重力,表格中1、2兩次實驗符合要求,可以得出結(jié)論:同一滑輪組提升重物時,物重越大,滑輪組的機械效率越高。比較實驗2和3可得出結(jié)論:使用不同的滑輪組,提升相同的重物時,動滑輪的個數(shù)越多,滑輪組的機械效率越低;(3)在彈簧測力計靜止時讀出了數(shù)據(jù),由于不會克服繩與輪之間的摩擦,所以測得的拉力偏小,她的想法是不正確的,因為她沒有考慮到摩擦對滑輪組機械效率的影響。故答案為:乙;80%;1、2;越低;不正確;摩擦力。【點評】本題測量滑輪組的機械效率,考查注意事項、繩子自
17、由端移動的距離s與提升物體的高度h的關(guān)系、機械效率的計算、數(shù)據(jù)分析及摩擦力的知識。7(2018齊齊哈爾)某小組在“測滑輪組機械效率的實驗”中得到的數(shù)據(jù)如表所示,實驗裝置如圖所示(1)實驗中應(yīng)沿豎直方向勻速緩慢拉動彈簧測力計(2)小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)實驗過程中邊拉動邊讀數(shù),彈簧測力計示數(shù)不穩(wěn)定,應(yīng)該靜止讀數(shù),你認(rèn)為他的想法不正確(選填“正確”或“不正確”),因為她沒有考慮到摩擦對滑輪組機械效率的影響(3)用丁圖裝置進行實驗,得出表中第4次實驗數(shù)據(jù),請將表中的兩個數(shù)據(jù)填寫完整(4)通過比較1、2兩次實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論:使用同一滑輪組提升同一重物時,滑輪組的機械效率與繩子段數(shù)無關(guān)(填實驗次數(shù)的序號)(5)通過
18、比較2、3兩次實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論:同一滑輪組提升重物時,物重越大,滑輪組的機械效率越高(填實驗次數(shù)的序號)(6)通過比較3、4兩次實驗數(shù)據(jù)可得出結(jié)論:不同滑輪組提升相同重物時,動滑輪越輕,滑輪組機械效率越高(不同滑輪組提升相同重物時,動滑輪越重,滑輪組的機械效率越低 實驗次數(shù) 鉤碼重量G/N 鉤碼上升高度h/m 繩端拉力F/N繩端移動距離s/m 機械效率 1 4 0.1 2.7 0.2 74% 2 4 0.1 1.8 0.3 74% 3 8 0.1 3.1 0.3 86% 4 8 0.1 2.50.480%【考點】F8:滑輪(組)機械效率的測量實驗【分析】(1)實驗中應(yīng)沿豎直方向勻速緩慢拉動彈簧
19、測力計;(2)在測力計靜止時,不會克服輪與軸、繩與輪之間的摩擦考慮;(3)根據(jù)繩端移動距離與物體升高的高度的關(guān)系s=nh求解;根據(jù)機械效率公式求解;(4)研究同一滑輪組的機械效率與繩子段數(shù)的關(guān)系時,要控制提升物體的質(zhì)量相同,改變繩子的有效段數(shù);(5)研究同一滑輪組提升重物時,機械效率與物重的關(guān)系時,要控制繩子的段數(shù)相同;(6)對比3、4兩次實驗的相同和不同量,結(jié)論表中數(shù)據(jù)得出結(jié)論【解答】解:(1)實驗中應(yīng)沿豎直方向勻速緩慢拉動彈簧測力計,這樣測力計示數(shù)才等于拉力大??;(2)在彈簧測力計靜止時讀出了數(shù)據(jù),由于不會克服輪與軸、繩與輪之間的摩擦,所以測力計示數(shù)偏小,他的想法是不正確的;(3)丁圖中,
20、繩子的有效段數(shù)為n=4,繩端移動距離s=nh=40.1m=0.4m,滑輪組的機械效率:=80%;(4)繩端移動距離與物體升高的高度的關(guān)系為s=nh,所以,結(jié)合表中數(shù)據(jù)可知實驗1、2、3中繩子的有效段數(shù)分別為2、3、3;再結(jié)合鉤碼的重力可知,實驗1、2、3分別是用甲、乙、丙裝置做的實驗,根據(jù)控制變量法,研究同一滑輪組的機械效率與繩子段數(shù)的關(guān)系時,要控制提升物體的重力相同、滑輪個數(shù)也相同,只改變繩子的有效段數(shù),所以應(yīng)比較1、2兩次實驗數(shù)據(jù);通過比較1、2兩次實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論:使用同一滑輪組提升同一重物時,滑輪組的機械效率與繩子段數(shù)無關(guān);(5)研究同一滑輪組提升重物時,機械效率與物重的關(guān)系時,要控制
21、滑輪個數(shù)相同、繩子的段數(shù)相同,只改變物體的重力,故通過比較2、3兩次實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論:同一滑輪組提升重物時,物重越大,滑輪組的機械效率越高(6)通過比較3、4兩次實驗數(shù)據(jù),即對應(yīng)的圖丙、圖丁兩裝置,滑輪組不同,提升的重物相同,動滑輪越重機械效率越小,故可得出結(jié)論:不同滑輪組提升相同重物時,動滑輪越輕,滑輪組的機械效率越高(不同滑輪組提升相同重物時,動滑輪越重,滑輪組的機械效率越低)故答案為:(1)勻速;(2)不正確;摩擦;(3)0.4;80%;(4)1、2;(5)2、3;(6)不同滑輪組提升相同重物時,動滑輪越輕,滑輪組的機械效率越高(或不同滑輪組提升相同重物時,動滑輪越重,滑輪組的機械效率越
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