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八年级:【实验】测量滑轮组的机械效率

 Hi老刘老师 2020-06-13
人们使用机械工作的目的,就是做人们需要做的功,这部分功在物理学中叫做有用功。
但是,在实际中,人们为了达到工作目的,往往还不得不做并非人们需要的功,这部分功叫做额外功。
例如:使用滑轮组提升钩码或建筑材料,拉力对钩码或建筑材料做有用功,对动滑轮做额外功。

实验滑轮组        塔吊滑轮组

有用功和额外功都是有动力来完成,因此有用功跟额外功之和叫做总功。
物理学中,把有用功跟总功的比值叫做机械效率,由于有用功总比总功小,因此机械效率小于1.

【举手提问】

1.如何测量滑轮组机械效率?
2.影响滑轮组机械效率的因素有哪些?
3.提高机械效率有哪些方法?
4.滑轮组有哪些应用?

【新课学习】

一、测量滑轮组的机械效率

要测滑轮组机械效率,需要知道有用功和总功。
根据功的概念,有用功W有,需要测出阻力G和在阻力方向移动的距离h,用W有=Gh算出.

总功W总,需要测出拉力F和在拉力方向移动的距离s,用W总=Fs算出.

实验装置安装图


根据机械效率公式:

即可算出滑轮组的机械效率。

[观察与实验]

视频:测量滑轮组的机械效率

(选择音量横屏看)


[实验反思]

1.实验时缓慢匀速拉动弹簧测力计读出拉力大小,用刻度尺测出钩码上升的高度和弹簧测力计移动的距离。
2.滑轮组机械效率的实验表达式为:

3.分析实验数据,我们会发现:
在所用滑轮组一定时,提升的物体越重,机械效率越高。

影响滑轮组机械效率的因素

①主要因素是克服动滑轮重做额外功.

②其它因素是滑轮跟绳子、轮与轴之间摩擦以及绳重做额外功.

3.在水平方向使用滑轮组时,因动滑轮受重力方向竖直向下,在重力方向没有做功,因此影响滑轮组机械效率主要因素是摩擦。

、提高机械效率的方法

现代社会是讲效率的社会,人们总希望以尽可能少的消耗,取得尽可能多的效益。在日常生活和工农业生产中,提高机械效率、更充分地发挥机械设备的作用有着重要的经济意义。

提高机械效率的主要办法是从影响机械效率的因素出发,改进机械的结构,使其更合理、更轻巧,经常保养,定时润滑,使机械处于良好的运转状态。

例如:
提高滑轮组机械效率的方法:
①增大提升物体的重力.
②减小动滑轮自身的重力.
③使转动轴保持良好润滑。


.滑轮组用途广泛

在生产中,大型机械设备,例如:大吊车、塔吊、龙门吊、高铁电力网补偿器等都要使用滑轮组。

大吊车          塔吊

龙门吊     高铁电力网补偿器

在生活中,例如电梯、手摇晾衣架等也要用到滑轮组。

电梯及滑轮组

手摇晾衣架及滑轮组

【中考真题训练】

1.(2019邵阳)(8分)

某物理兴趣小组在测量滑轮组的机械效率,实验过程如下:

①用弹簧测力计测量沙和袋所受总重力G并填入表格.


②按图安装滑轮组,分别记下沙袋和绳端的位置.

③匀速拉动弹簧测力计,使沙袋升高,读出拉力F的值,用刻度尺测出沙袋上升的高度h和绳端移动的距离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.

⑤改变沙袋中沙子的重量,重复上面的实验.

请根据实验过程和实验记录,思考并回答:

(1)在第一次实验中,粗心的小冬同学忘记在表格中填写绳端移动的距离s,你认为s应该为            m.


(2)根据表中数据,可计算得出第二次实验的机械效率为             .


(3)根据表中数据,分析得出所用动滑轮的重为           N.(绳重和摩擦忽略不计).


(4)分析三次实验中的数据,可以发现用同一个滑轮组提升重物,物重越大,滑轮组的机械效率               (选填“越大”“越小”或“不变”).

2.(2018德州)

测量滑轮组的机械效率:
步骤:
     如图为测量某滑轮组机械效率的实验装置.
①实验时沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计.

②分析表中数据可知:实验2是用图            做的实验.

③实验序号3中的机械效率η=             .

装置图:

表格:

结论:

通过比较            (填实验序号)两次实验数据得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高.

    通过比较2、3两次实验数据可得出结论:不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率             .

问题讨论:
     实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,有同学认为应静止时读数你认为他的想法              (选填“正确”或“不正确”),因为他没有考虑到            对滑轮组机械效率的影响.

3.(2019绥化)(5分)

如图是智慧小组“测滑轮组的机械效率”的实验装置.测得的实验数据如下表.

(1)实验过程中,应竖直向上           拉动弹簧测力计.


(2)第三次实验中滑轮组的机械效率是              .


(3)分析表中实验数据可知,同一滑轮组,物重           ,滑轮组的机械效
率越高.


(4)若在第三次实验中,物体上升的速度为0.1m/s,则拉力F的功率为         W.


(5)创新小组也利用重为1N、2N、4N的物体进行了三次实验,每次测得的机械效率均大于智慧小组的测量值,则创新小组测量值偏大的原因可能是            (填字母)


A.测拉力时,弹簧测力计未调零,指针指在零刻度线下方

B.弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升
C.所使用的动滑轮的重力小于智慧小组

参考答案:

1.(1) 0.6 (2)75%

  (3)0.3(4)越大

2.(1)乙    80%  (2)1、2     越低

   (3)不正确      摩擦力

3.(1)匀速缓慢(2)74.1%

(3)越大(越重)(4)0.54 (5)C

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