資源簡介

《測量滑輪組的機械效率》學(xué)習(xí)任務(wù)單
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
會測量滑輪組的機械效率
了解影響滑輪組機械效率的因素
學(xué)會正確的處理、分析實驗數(shù)據(jù)的方法
【課前預(yù)習(xí)任務(wù)】
設(shè)計用兩個滑輪提升鉤碼的滑輪組的繞線方案
制定選擇其中之一的滑輪組提升鉤碼時，關(guān)于測量機械效率的實驗步驟
結(jié)合具體的實驗數(shù)據(jù)分析影響滑輪組機械效率的因素
【課上學(xué)習(xí)任務(wù)】
一、測量原理
測量滑輪組的機械效率時，需要測量的物理量有：
（1） ，用符號 表示；
（2） ，用符號 表示；
（3） ，用符號 表示；
（4） ，用符號 表示；
機械效率的表達(dá)式： ；
思考1、為避免測力計的自重對實驗產(chǎn)生的影響，彈簧測力計如何使用？若用一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組，怎樣組裝？
。
二、制定方案
1、設(shè)計使用2個滑輪提升鉤碼的滑輪組繞線方案和記錄實驗數(shù)據(jù)表格
設(shè)計繞線方案 T/N h/m F/N s/m η
思考2、影響滑輪組機械效率的因素有哪些？
；
；
。
三、實驗步驟
（1）將彈簧測力計 ， 提升鉤碼，在緩慢提升過程中讀出彈簧測力計所用的拉力 并記錄在表格中 。
（2）組裝實驗器材，用彈簧測力計豎直向上勻速拉動繩子自由端，緩慢提升中讀出彈簧測力計的示數(shù) ，用刻度尺分別測出 、鉤碼上升的高度h，并把測量數(shù)據(jù)F、s、h記錄在表格中。
（3）更換不同的鉤碼，用同一滑輪組提升，將測量數(shù)據(jù)T、F、s、h記錄到數(shù)據(jù)表格
（4）利用機械效率公式 計算出相應(yīng)的數(shù)值并記錄到數(shù)據(jù)表格。
思考3、怎樣提升滑輪組，彈簧測力計的讀數(shù)才準(zhǔn)確？
。
思考4、用彈簧測力計測拉力讀數(shù)時，彈簧測力計應(yīng)在向上的勻速運動中，還是靜止?fàn)顟B(tài)？
。
思考5、如何測量鉤碼上升的高度h？細(xì)繩自由端通過的距離s？
。
四、實驗數(shù)據(jù)處理方法
1、某學(xué)習(xí)小組測量滑輪組的機械效率的實驗數(shù)據(jù)，請根據(jù)數(shù)據(jù)分析：
序號 繞線材質(zhì) G動 /N T/N h/m F/N s/m η
1 細(xì)金屬鏈 0.3 2 0.11 0.95 0.33 70%
2 細(xì)棉線 0.3 2 0.12 0.78 0.36 85%
3 細(xì)棉線 0.15 2 0.10 0.75 0.30
4 細(xì)棉線 0.15 1 0.12 0.4 0.36 83%
（1）計算第三次實驗的機械效率為 ；
（2）分析表中 的兩次實驗數(shù)據(jù)，可以得到的結(jié)論是： ；
（3）分析表中 的兩次實驗數(shù)據(jù)，可以得到的結(jié)論是： ；
（4）分析表中 的兩次實驗數(shù)據(jù)，可以得到的結(jié)論是： ；
2、提高滑輪組機械效率的方法是：減小 或增大 。
【課后作業(yè)】　
1．下面關(guān)于功、功率、機械效率說法正確的是（ ）
A．做功多的機械，機械效率一定高
B．功率大的機械，機械效率一定高
C．做有用功多的機械，機械效率一定高
D．做額外功占總功比例小的機械，機械效率一定高
2．圖1甲是小欣測動滑輪機械效率的示意圖。他用彈簧測力計拉動繩子自由端，將質(zhì) (
圖
1
0
1
N
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
甲
乙
A
B
A
＇
B
＇
0
1
N
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
)量為200g的鉤碼從A位置勻速提升到B位置，同時彈簧測力計從圖中的A＇位置勻速豎直上升到B＇位置，在這個過程中，彈簧測力計對繩的拉力為F，彈簧測力計的示數(shù)如圖1乙所示。請你根據(jù)小欣做的實驗完成下列問題：（g取10N/kg）
①彈簧測力計的示數(shù)是 N；
②鉤碼上升的距離是 cm；
(
圖
2
0
1
N
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
)③拉力F做的功是 J；
④動滑輪的機械效率為________。
3．實驗臺上有組裝好的實驗裝置，如圖2所示。另外還有質(zhì)量均為50g的鉤碼一盒（十個）、質(zhì)量不同的滑輪三個（圖中未畫出）。小麗用上述實驗裝置和器材進(jìn)行實驗，實驗數(shù)據(jù)如表一、表二所示。
表一：
序號 動滑輪重 G動/N 提鉤碼拉力T/N 鉤碼上升高度h/m 繩的拉力F/N 繩端移動距離 s/m 機械效率 η/%
1 0.1 0.5 0.2 0.34 0.4 73.5
2 0.1 1 0.2 0.6 0.4 83.3
3 0.1 2 0.2 1.1 0.4 90.9
表二：
序號 動滑輪重 G動/N 提鉤碼拉力T/N 鉤碼上升 高度h/m 繩的拉力F/N 繩端移動距離 s/m 機械效率 η/%
1 0.1 2 0.2 1.1 0.4 90.9
2 0.15 2 0.2 1.15 0.4 87
3 0.2 2 0.2 1.2 0.4 83.3
①分析表一中數(shù)據(jù)，小麗認(rèn)為：對于同一動滑輪，所提升的鉤碼所用的拉力越大，機械效率越 。
②分析表二中數(shù)據(jù)，你的結(jié)論是：直接提升相同鉤碼所用拉力相同時， 。
③分析表中數(shù)據(jù)可知，F(xiàn)≠，排除測量因素的影響，主要原因之一是： 。
(
圖
9-5-4
)4．小明家翻修房頂時，采用了如圖9-5-4所示的滑輪組提升灰漿桶。在某次勻速豎直提升灰漿桶的過程中，小明對繩子自由端豎直向上的拉力F=200N，灰漿桶上升的速度v桶=0.1m/s，滑輪組的機械效率η=90%，不計繩重和滑輪與軸的摩擦。
求：①拉力F做功的功率P；
②灰漿桶所受的重力G；
③動滑輪所受的重力G動。
【課后作業(yè)參考答案】
1、解析：D
機械效率是有用功占總功的比值，所以衡量這種有效程度的物理量有兩個，一個是有用功，一個是總功，而后通過比值來進(jìn)行比較，A選項中提到的功不明確，所以A、C選項錯；額外與總功的比值越小，機械效率越大，所以選項D正確。
2、解析：①1.2②10.00③0.24④83%
①如圖所示，彈簧測力計的示數(shù)為1.2N；②鉤碼上升的高度為10.00cm；③拉力F做的功是總功，為1.2N×0.2m=0.24J；④動滑輪的機械效率為83%。
3、解析：①大②動滑輪越重，機械效率越低③克服繞線的自重做功、克服滑輪的軸的摩擦做功等額外功的影響。
由表格中的數(shù)據(jù)可以看出，提升鉤碼的拉力分別是0.5N、1N、2N，在增大，而相應(yīng)的機械效率分別為73.5%、83.3%、90.9%，也在增大。
②動滑輪越重，機械效率越低
由表格中的數(shù)據(jù)可以看出，直接提升相同鉤碼所用拉力相同時，動滑輪的自重分別是0.1N、0.15N、0.2N在增加，而相應(yīng)的機械效率分別為90.9%、87%、83.3%在減小。
③克服繞線的自重做功、克服滑輪的軸的摩擦做功等額外功的影響。
4、解析：（1）40W（2）540 N（3）60 N。
（1）作用在繩子自由端的拉力為F=200N，灰漿桶上升的速度v桶=0.1m/s，則拉力的作用點上升的速度v繩=2v桶=0.2m/s，繩子自由端的拉力所做的功是總功，功率用P總=Fv繩 =200N×0.2m/s =40W；
（2）機械效率為90%，繩端移動距離為物體上升高度的3倍，W有=Th = Gh，W總=Fs =3Fh，η= W有/ W總=T/3F，所以G =T=3Fη=3×200N×90%=540 N；
（3）不計繩重和滑輪與軸的摩擦，拉力所做的功是總功除了用來通過有用功，還有就是克服動滑輪自重做功，W總= W有+W額外= Th + G動h=3Fh，則T + G動=3F所以G動=3F-T=3×200N-540 N=60 N。

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