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- 2021-05-13 发布
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2019年中考物理专题复习——探究滑轮组机械效率
中考命题要点:
①实验原理:η=
②测量工具:弹簧测力计、刻度尺。其他器材:滑轮、细线、钩码、铁架台等。
③实验中应测量的物理量有物重G、重物上升高度h、绳端拉力F、绳自由端移动的距离S。
④弹簧测力计拉动方式:沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计使钩码缓慢匀速上升,使拉力等于测力计的示数。
⑤实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置,是为了测量钩码和测力计移动的距离,从而计算W有和W总。
⑥控制变量法的应用:A.同一滑轮组吊起数量不同的钩码,探究η与G物的关系。
B.用重力或数量不同的动滑轮吊起数量相同的钩码,探究η与G动的关系。
⑦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.
不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越轻,滑轮组机械效率越高.
使用同一滑轮组提升同一重物时,滑轮组的机械效率与绳子段数无关;还与提升重物的高度和速度无关。
⑧影响滑轮组机械效率的因素:绳重和轮与轴间的摩擦、所提重物的重力、动滑轮的重。
⑨提高滑轮组机械效率的方法是:①减小动滑轮的重力;②增大所提重物的重力;③减小摩擦;④减小绳子的重力.
典题欣赏:
1.测量滑轮组的机械效率:
步骤
如图所示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
实验序号
钩码重量G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
4
0.1
1.8
0.3
74%
2
8
0.1
3.1
0.3
86%
3
8
0.1
2.5
0.4
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。
2.小明同学按如图中所示a、b、c的顺序,对不同情况下滑轮组的机械效率进行了测量,来探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”,实验数据记录如下表:
序号
物重G/N
提升高h/m
测力计示数F/N
拉出绳长S/m
机械效率η(%)
a
2
0.1
0.9
0.3
74.1
b
3
0.1
1.2
c
3
0.1
0.9
0.5
66.7
(1)在探究过程中对弹簧测力计读数操作,正确的是 。(选填序号)
A.沿竖直方向,拉着静止不动时读数
B.沿竖直方向,加速拉动过程中读数
C.任意方向,缓慢匀速拉动过程中读数
D.沿竖直方向,缓慢匀速拉动过程中读数
(2)表中b组实验数据不完整,请结合图中具体情况分析并将数据补充完整。
(3)为了探究“滑轮组的机械效率与绳子的绕法是否有关”,小明同学设计了如图甲所示的实验装置图,请你根据实验目的画出乙图实验装置图。
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
4.图甲是某学习小组“测量滑轮组的机械效率”的示意图。用弹簧测力计竖直向上拉动绳子自由端,将重为4.5N的物体从A位置提升到A′位置,同时弹簧测力计从图中的B位置上升到B′位置,在这个过程中,弹簧测力计的示数如图乙所示。请你根据他们做的实验完成下列问题:
(1)物体提升的高度是 cm,拉力是 N,该滑轮组的机械效率η= ;
(2)若在图甲装置的基础上,增加一个动滑轮,改为图丙所示的装置,提升同一物体,则滑轮组的机械效率 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
5.小明同学做“测量滑轮组机械效率”的实验,如图1所示,用相同的滑轮组提升不同数量的钩码,记录数据如表所示。
实验
次数
钩码的
重力G/N
钩码提升高度h/m
拉力
F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
2
0.1
0.9
0.3
74%
2
4
0.1
1.6
0.3
83%
3
6
0.1
①
0.3
②
(1)在实验过程中,应 拉动弹簧测力计;
(2)第三次实验时,拉力的大小如图2所示,观察弹簧测力计的示数,则表格中编号①的数值是 ,②的数值是 ;
(3)小明通过分析表格中的数据,得到了提高滑轮组机械效率的方法,汽车作为一种“机械”,提高效率对节能减排有重要意义,请你指出以下三种提高效率的方法中,方法 是与本实验同理的。
方法一:鼓励人们“拼车”出行,使汽车尽量装满人员
方法二:汽车制造厂用新材料减轻汽车重量
方法三:经常给汽车做保养,保持良好的润滑
(4)小明发现绳端移动的距离与钩码提升高度有固定的倍数关系,于是他认为钩码数量一定时,无论将钩码提升多高,都不影响该滑轮组的机械效率,小芳则认为:钩码提升的高度不同,有用功就不同,机械效率就变化了,你认为 的看法是正确的。
6.如图甲是小红“测量滑轮组的机械效率”的实验装置。
(1)实验时小红沿竖直方向 拉动弹簧测力计,使钩码上升10cm,弹簧测力计的示数如图甲所示,若每个物块重2N,则滑轮组的机械效率为 。
(2)小红做完实验,通过和其他小组交流,了解到滑轮组的机械效率η与动滑轮重G动有关系,接着她改变动滑轮重,提升同一物体进行多次实验,获得数据并绘制出如图乙的图象。由图象可知:被提升物体所受的重力相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越 。若不计绳重和摩擦,分析图象中的A点可知,被提升物体所受的重力为 N。
7.在探究“滑轮组机械效率”时,小强利用两组滑轮组进行了4次测量,用一个动滑轮和一个定滑轮没得前3组数据,用两个动滑轮和两个定滑轮测得笫4组数据,如下表:
实验
次数
物重
G物/N
动滑轮重
G动/N
钩码上升的
高度h/m
动力
F/N
动力作用点移动的距离s/m
滑轮组的机
械效率η/%
1
1
0.5
0.1
0.7
0.3
47.6
2
2
0.5
0.1
1.1
0.3
60.6
3
4
0.5
0.1
2
0.3
4
4
1
0.1
0.5
50.0
(1)根据表中前3次实验数据,画出甲图中滑轮组的绕绳方法。
(2)在实验中,测量绳端拉力F时,应尽量 匀速向上拉动弹簧测力计,读出乙图中弹簧测力计的示数为 N,第3次实验时滑轮组的机械效率为 。
(3)由表中第 组数据可知,同一滑轮组的机械效率与物重有关。
(4)由表中第3、4组数据可知,不同滑轮组的机械效率与摩擦和 有关,请计算出第3组实验中克服摩擦所做的额外功 J。
8.某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示,实验装置如下图:
物理量
1
2
钩码重G(N)
4
4
6
钩码上升高度h(m)
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F(N)
1.8
1.4
2.4
绳端移动距离s(m)
0.3
0.5
0.3
机械效率η
74%
(1)通过表中数据可分析出实验1是用 (填“甲”或“乙”)图做的实验,实验2是用
(填“甲”或“乙”)图做的实验。
(2)请将表中空白处填上恰当的数据。(百分号前保留整数)
(3)通过实验1和实验2的数据分析可得出结论:使用不同的滑轮组,提升相同的重物时,动滑轮的个数 ,滑轮组的机械效率 。
(4)比较实验1和实验3可得正确结论:使用同一滑轮组, ,可以提高滑轮组的机械效率。
参考答案:
1.②乙;③80%;1、2;越低;不正确;摩擦力。
2. (1)D;(2)0.3;83.3;(3)如图。
3. (1)绳子;(2);(3)ADE。
4. (1)5.0; 2;75%;(2)变小。
5. (1)匀速竖直;(2)2.3;87%;(3)一;(4)小明。
6. (1)匀速;83.3%;(2)低;(3)3。
7. (1)如图;
(2)竖直;1.6;66.7%;(3)1、2、3;(4)动滑轮重; 0.15。
8. (1)甲;乙;(2)57%;83%;(3)越多;越低;(4)增加物重。