2023年中考物理复习：测量滑轮组的机械效率实验（教师版）

2023年中考物理热点复习：测量滑轮组的机械效率实验（精讲）

实验名称测量滑轮组的机械效率

实验原理z⅛

实验器材弹簧测力计、刻度尺、细绳、动滑轮、定滑轮、钩码等。

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实验装置

≡J*

（1）安装好滑轮组,记下钩码和弹簧测力计的位置。

（2）缓慢匀速拉动弹簧测力计,使钩码升高,用刻度尺测量钩码上升的高度h

实验步骤和绳端移动的距离s,填人记录表中。

⑶算出W存、W4、L填入记录表中。

⑷改变钩码数量,重做几次实验,并将测量数据填人记录表中。

控制变量法:探究滑轮组的机械效率与物重的关系时,使用相同的滑轮组，

实验方法改变所挂钩码的数量：探究滑轮组的机械效率与动滑轮重量的关系时,控

制所挂钩码的数量相同，改变滑轮组中动滑轮的重量。

在其他条件相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低；在绳子所能承受

实验结论

的范围内,所吊物体越重,滑轮组的机械效率越高。

温馨提示：1.滑轮组的机械效率与物体被提升的高度以及滑轮组的绕线方式无关。

2.提高滑轮组机械效率的方法：减小绳与滑轮之间的摩擦；减小动滑轮重；增加

提升的物重。

3.机械效率的计算：（1）已知物重G和拉力F：η=q=2=色-=9（n

WQFsF-nhnF

表示承担物重的绳子段数）

（2）已知物重和动滑轮重（不计摩擦）：7=—=———

%G物+G动

典例讲解

例L在探究影响滑轮组机械效率的因素时，小明提出了如下猜想：

猜想一：滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关；

猜想二：滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关。

为了验证猜想，准备的器材如下：两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力

计。

小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组提升不同数量的钩码进

行了四次实验，数据如表所示:

实验次数钩码重力G/N提升高度h/m拉力F/N绳端移动的距机械效率η

离s/m

11.00.050.1555.6%

21.50.050.80.15

32.00.051.00.1566.7%

42.00.101.00.3066.7%

（1）实验时，应沿竖直向上的方向拉动弹簧测力计。

（2）第1次实验中弹簧测力计的示数如图所示为No

（3）第2次实验滑轮组的机械效率是0

（4）分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率

（选填“越高”“越低”或“不变”）。

（5）为了验证猜想二，还需增加的实验器材是。

（6）比较3、4次实验数据可知：用同一滑轮组提升相同的物体，滑轮组的机械效率与提升

高度_______

（选填“无关”或“有关”）。

【分析】（1）实验时，应沿竖直向上的方向匀速拉动弹簧测力计，此时系统处于平衡状态，拉

力大小等于测力计示数;

（2）根据测力计分度值读数；

（3）根据n=∙⅛曳=@X100%求出第2次实验滑轮组的机械效率；

WaFs

（4）分析表中数据得出结论.

（5）研究滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关，要控制其它因素相同，只改变动滑轮的

重力；

（6）根据表格中的数据，利用控制变量法分析。

【解答】解：

（1）实验时，应沿竖直向上的方向匀速缓慢拉动弹簧测力计。

（2）第2次实验中弹簧测力计的示数如图所示，测力计分度值为0.1N,示数为0.5N；

（3）第3次实验滑轮组的机械效率是：

η=''有用=生X100%=L5NxOJJ⅛L=62.5%;

WaFs0.8N×0.15m

（4）分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率越高；

（5）为了验证滑轮组机械效率是否和动滑轮重有关，要改变动滑轮的重力，故还需增加的实

验器材是几个自重不同的滑轮；

（6）比较3、4次实验数据可知，提升物体的高度不同，而滑轮组机械效率相同，故滑轮组

机械效率与重物被提升高度无关；

故答案为：（1）匀速缓慢；（2）0.5；（3）62.5%；（4）越高；（5）几个自重不同的滑轮；（6）

无关。

例2.某兴趣小组的同学在探究“影响滑轮组机械效率的因素”时，提出了如下猜想：

猜想一：滑轮组的机械效率与绕绳方式有关；

猜想二：滑轮组的机械效率与物重有关：

猜想三：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关。

为了验证上述猜想，兴趣小组的同学进行了如下实验，实验装置如图所示。

甲乙丙T

实验次数钩码重G/N钩码上升高度绳端拉力F/N绳端移动距离机械效率η

h/ms/m

140.12.70.274%

240.11.80.374%

380.13.20.383%

480.12.50.4—

（1）兴趣小组的小明同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止

读数，你认为他的想法（选填“正确”或“错误”）。

（2）组员通过更换滑轮组，改变钩码质量，测得数据如表所示：

①请将表中的数据填写完整；

②分析数据可知第3次实验是用（选填“丙”或“丁”）图所示装置做的实验；

③不计摩擦及绳重，分析1、2两次实验数据可知猜想一（选填“正确”或“错误”）；

④通过比较两次实验数据可得出结论：使用相同滑轮组提升物体时，物体越重，滑

轮组机械效率越。

（3）根据表格中的数据分析可知：随着物重的增大，额外功（选填“变小”、“变大”

或“不变”

（4）如果用图乙中滑轮组装置提升7N的重物，则它的机械效率可能是

A.73%

B.81%

C.88%

【分析】（1）测滑轮组的机械效率，需要匀速拉动绳子，并且要在拉动中读弹簧测力计的示数,

如果静止读数，绳子与滑轮之间的摩擦力就不能测量，额外功就会减小；

（2）①利用滑轮组的机械效率η=生XlOo%来计算；②利用n=且来计算承担物重的绳子

Fsh

段数，从而判断滑轮组；滑轮组效率与物重和动滑轮重有关，故可用控制变量法来分析；③不

计摩擦及绳重，分析1、2两次实验数据可知，在比较滑轮组的机械效率与绳子段数的关系时，

应保持滑轮组相同、物重相同，只改变绳子绕法，据此分析；④研究同一滑轮组提升重物时，

滑轮组机械效率与提升物体的重力的关系时.，要控制其它因素相同，只改变提升物体的重力；

（3）根据表格中的数据，分别求出2、3次实验做的额外功得出结论；

（4）依据同一滑轮组物重越大滑轮组机械效率越大可判断。

【解答】解：（1）测滑轮组的机械效率，需要匀速拉动绳子，并且要在拉动中读弹簧测力计的

示数，如果静止读数，绳子与滑轮之间的摩擦力就不能测量，额外功就会减小，在有用功一定

时，会导致机械效率变大，故该做法错误；

（2）①第四次实验时滑轮组的机械效率Tl=詈XIO。％=?*；:OlMX100%=80%;

②第3次实验时，吊着动滑轮绳子段数n=旦=区®=3；故选丙；

h0.Im

③在比较滑轮组的机械效率与绳子段数的关系时，应保持滑轮组相同、物重相同，只改变绳

子绕法，据此分析第1、2两次实验可知机械效率都为74%；故猜想一错误；

④研究同一滑轮组提升重物时，滑轮组机械效率与提升物体的重力的关系时，要控制滑轮组

相同、绕绳方式也相同；只改变提升物体的重力，故通过比较2、3可得出同一滑轮组提升物

重越大滑轮组机械效率越大；

（3）第2次实验时，额外功Wl=FS-