实验15 测量滑轮组的机械效率（解析版）.docxVIP

实验15测量滑轮组的机械效率

基础考点梳理

1.实验目的、原理、方法

（1）实验目的：探究影响影响滑轮组机械效率与哪些因素有关。

（2）实验原理：。

（3）实验方法：控制变量法。

2.实验器材：钩码、滑轮组、铁架台、细线、弹簧测力计、刻度尺。

（1）钩码：提供物体重力。

（2）刻度尺：测量物体移动的距离。

（3）铁架台：安装滑轮组。

（4）细线：连接实验。

（5）弹簧测力计：测量拉力大小。

（6）滑轮组：实验对象。

3.实验步骤及图像

步骤①如图组装滑轮组。

步骤②将钩码挂在滑轮组下方，记录下所挂钩码的重力，用弹簧测力计竖直拉住绳子自由端，记录弹簧测力计的示数。

步骤③将刻度尺放在如图所示的位置，分别记录下钩码和绳子自由端的起始位置。

步骤④用弹簧测力计匀速拉动绳子自由端，使物体匀速上升一段距离，记录弹簧测力计的读数，并记录物体上升后所达到的末位置以及绳子自由端上升到的末位置。

步骤=5\*GB3⑤根据测量数据，分别计算出钩码上升的距离ｈ和绳子自由端移动的距离ｓ，然后根据Ｗ有用＝Ｇｈ和Ｗ总＝Ｆｓ计算出有用功和总功，按计算该滑轮组的机械效率。

步骤⑥改变所挂钩码的重力，重复以上实验步骤。

步骤⑦钩码重力不变，改变动滑轮个数重复上述实验步骤。

步骤⑧整理实验器材。

4.实验结论及应用

（1）滑轮组机械效率与物体重力和动滑轮的个数有关。

（2）同一滑轮组，提起的物重越重，滑轮组的机械效率越高。

（3）不同的滑轮组机械效率不同，且在物重相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。

5.实验补充

（1）定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组;使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离。

（2）使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即动力F=G物+G动n若忽略滑轮重，则有

（3）用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费了距离，滑轮组有几段绳子吊着物体，绳子自由端移动的距离就是重物升高距离的几倍；设物体升高的距离为h，则绳子自由端移动的距离为s=nh（n表示承担物重的绳子的段数）。

（4）使用滑轮组时（忽略摩擦阻力）：滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即动力F=G物+G动n；若忽略滑轮重，则有

其中：F拉—拉力，G动—动滑轮的重力，G物—被提升物体的重力，n—吊住动滑轮绳子的段数。

（5）使用动滑轮时，条件不同，拉力的计算方法也不同

①物体在竖直方向上运动时：当动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体重力的n分之一；当绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体和动滑轮重力之和的n分之一；实际情况下，动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦都无法忽略不计，那么拉力等于物体重力除以n和机械效率的乘积。

②物体在水平面上运动时：当动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体所受摩擦力的n分之一；当绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体所受摩擦力的n分之一；实际情况下，动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦都无法忽略不计，那么拉力等于物体所受摩擦力除以n和机械效率的乘积．（注：n为滑轮的股数）。

6.常考实验问题

（1）实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计。

（2）通过实验数据可得出：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与重物上升高度无关。

（3）通过实验数据可得出：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高。

（4）通过实验数据可得出：不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重机械效率越小。

（5）通过该实验我们可以得知：增大物重或减少动滑轮的重力可以提高滑轮组的机械效率。

（6）实验中改变钩码的数量，改变动滑轮的个数进行多次实验的目的是什么？

答：改变钩码个数、改变动滑轮的个数从而获得多组数据，这样可以避免一组数据的偶然性，更能得出普遍性规律。

（7）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。

精选真题汇编

1．（2023?湘潭）用图所示装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表：

实验次数

钩码重力G/N

钩码上升高度h/cm

拉力F/N

绳子自由端移动距离s/cm

机械效率η

1

2.0

5

1.0

15

66.7%

2

4.0

5

1.8

15

74.1%

3

4.0

10

1.8

30

74.1%

4

6.0

5

2.5

15

（1）实验过程中，缓慢竖直拉动弹簧测力计，使钩码向上做匀速直线运动。第1次实验时，钩码上升的时间为3s，此过程中，绳子自由端上升的速度为0.05m/s。

（2）第4次实验时所做的有用功为0.3J，滑轮组的机械效率是80%。

（3）分析1、2、4次实验的数据可知，使用同一滑