同步导学与优化训练·物理·八年级下册 第十二章 第4节 第2课时 机械效率的测量配套课件

第2课时机械效率的测量1.实验原理：____________＝______________.2.测量工具：______________和___________.弹簧测力计刻度尺W有W总Gh Fs项目(1)测量滑轮组的机械效率(2)测量杠杆的机械效率(3)测量斜面的机械效率装置图3.测量滑轮组、杠杆、斜面的机械效率实验.项目(1)测量滑轮组的机械效率(2)测量杠杆的机械效率(3)测量斜面的机械效率实验注意事项应沿竖直方向__________拉动弹簧测力计.应_______拉动弹簧测力计，不能将力臂当成物体移动的距离拉力的方向应____于斜面速缓慢匀速平行匀项目(1)测量滑轮组的机械效率(2)测量杠杆的机械效率(3)测量斜面的机械效率影响机械效率的主要因素__________________________________________________________________________________________提高机械效率的方法_______________、_______________等(填两条)_______________、_______________等(填两条)_______________、_______________等(填两条)物重G、动滑轮重、绳重和摩擦物重、杠杆重、悬挂点等物重、摩擦力大小、斜面的倾斜度等增大物重、使用轻质动滑轮增大物重、使用轻质杠杆增大物重、提高斜面的倾斜度

知识点1探究滑轮(组)的机械效率 典例1：(2024年淄博)在“观察滑轮的使用”实验中，用如图所示的两种方式将同一物体匀速提升20cm(不计绳重和摩擦).下列说法正确的是()A.物体所受的重力是3.6NB.图乙中弹簧测力计上升20cmC.图乙中弹簧测力计的示数是物重的一半D.图甲中滑轮的机械效率比图乙中的高

审题：甲是定滑轮，乙是动滑轮.甲、乙两图中，提升的物体质量相同，提升的高度相同，故所做的有用功相等，而乙图还需要将滑轮提升到一定高度，故乙图中的额外功更大，机械效率更低.答案：D

变式1：用图甲滑轮组做“探究动滑轮的自重对滑轮组机械效率的影响”实验.实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的自重，每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10cm.不计绳重，实验数据如表.实验次序物体重力G物/N动滑轮重力G动/N拉力F/N机械效率η16.00.32.290.9%26.01.036.01.92.969.0%46.03.23.458.8%(1)每次实验绳端移动距离为________cm.

(2)第2次实验中拉力F的示数如图乙，读数为________N，第2次实验滑轮组的机械效率为________.分析数据可知：在物重不变的情况下，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越________. (3)实验中若仅增大绳端移动的距离，则滑轮组的机械效率将________.

(4)本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例________(填“变大”“变小”或“不变”).答案：(1)30

(2)2.5

80%

低(3)不变(4)变小

知识点2测量杠杆的机械效率 典例2：小明在“探究杠杆的机械效率与哪些因素有关”时，猜想Ⅰ：可能与悬挂重物的位置有关；猜想Ⅱ：可能与物体的质量有关，为此设计了以下三个方案：①在A处悬挂质量不同的钩码，②在A、B两处悬挂质量不同的钩码，③在A、B两处悬挂质量相同的钩码.下列说法正确的是()A.①方案能探究猜想ⅠC.②方案能探究猜想Ⅱ

B.②方案能探究猜想ⅠD.③方案能探究猜想Ⅰ

审题：探究杠杆的机械效率与哪些因素有关时，若探究杠杆的机械效率与悬挂重物位置是否有关，需控制物体的质量不变，所挂位置发生变化，因此③方案能探究猜想Ⅰ；若探究杠杆的机械效率与物体质量是否有关，需控制所挂物体的位置不变，物体的质量发生变化，因此②方案不能探究猜想Ⅰ.答案：D变式2：某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：

(1)用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平.

(2)竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持O点位置不变)，在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2.(3)杠杆机械效率的表达式为η＝________________.(用已知或测量的物理量符号表示)答案：(3)

(4)实验中，若提升的钩码重力一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是____________________________________________. (5)若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将___________________(填“变大”“变小”或“不变”).Gh1

Fh2(4)杠杆自身的重力(5)变大

知识点3测量斜面的机械效率 典例3：(2024年眉山)如图是小龙“测量斜面机械效率”的实验装置.斜面粗糙程度相同.先用平行斜面向上的恒定拉力F，将重6N的物体以1m/s的速度匀速拉到斜面顶端，测得斜面的机械效率为75%.则下列说法正确的是()A.拉力做功为3JB.物体受到摩擦力为1.5NC.在匀速拉动过程中，物体的机械能不变D.若以2m/s的速度匀速拉动物体，斜面机械效率仍为75%审题：(1)根据W＝Gh求出有用功；然后根据机械效率的计算公式变形可求出总功.

(2)根据几何知识求出斜面的长度；额外功等于克服摩擦阻力做的功，根据W总＝W有＋W额求出额外功，根据W额＝fL求出摩擦力.(3)动能与物体的质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，机械能是动能和势能的总和.(4)若以2m/s的速度匀速拉动物体，拉力、摩擦力、物体的重力均不变.答案：D

变式3：[生活应用]小明发现公共场所为残障人士设计的无障碍通道是斜面，且不同的斜面通道的倾斜程度有所不同，这引发了小明对斜面的兴趣.他想了解斜面的机械效率是否与倾斜程度有关，便与实验小组的小伙伴们用如图所示装置进行实验探究.(1)测量斜面的机械效率，需要的测量工具是______、______.(2)请设计出实验数据记录表.

(3)准备动手实验时，有小伙伴提出，斜面的机械效率还可能跟斜面的粗糙程度有关.则他们要探究斜面的机械效率是否与倾斜程度有关时，应当保持________不变，这里采用的科学研究方法是______________.实验序号斜面的倾斜程度物体重力G/N拉力F/N斜面高度h/mW有/JW总/J机械效率η123答案：(1)弹簧测力计刻度尺(2)如表所示(3)斜面粗糙程度控制变量法类型滑轮组斜面杠杆相关物理量物重G；重物上升高度h；绳端拉力F；绳端移动距离s；承担重物的绳子段数n；动滑轮重G动物重G；重物上升高度h；绳沿斜面拉力F；沿斜面的移动距离l；斜面摩擦力f物重G；物体上升的高度h；弹簧测力计的拉力F；弹簧测力计移动的距离s方法技巧：常见机械的机械效率1.滑轮组如图所示，想要增大此滑轮组的机械效率，下列做法)中可行的是(不计绳重与摩擦)( A.用更快的速度拉绳子

B.改变该滑轮组绳子的绕法

C.提升更重的物体

D.提升更轻的物体

答案：C

2.如图所示，甲、乙装置所用滑轮组质量均相等，用他们分别将所挂重物竖直向上匀速提升.若G1＝G2，竖直拉力分别为F1

和F2，两装置的机械效率分别为η1和η2(不计绳重和摩擦)，则下列判断正确的是()B.F1＞F2，η1＜η2D.F1＜F2，η1＞η2A.F1＞F2，η1＝η2C.F1＜F2，η1＜η2答案：A

3.某实验小组利用图示装置研究轻质杠杆的机械效率.已知A点在O点和C点之间，保持C点位置不变，竖直向上拉动弹簧测力计使重为G的钩码缓慢匀速上升，在此过程中弹簧测力计的示数为F，利用刻度尺分别测出C、B两点上升的高度为h1、h2.则下列说法正确的是()A.杠杆机械效率的表达式为

Fh2Gh1B.若弹簧测力计始终竖直向上拉，则弹簧测力计示数不变化C.在如图水平位置拉升时F×OB＝G×OAD.杠杆机械效率的大小与悬挂点C的位置无关答案：B擦，下列判断错误的是()

4.如图所示，用相同的滑轮组成甲、乙两个滑轮组，在相同时间内分别将A、B两物体匀速提升相同高度.已知物体重力为GA＞GB，忽略绳重和摩A.甲、乙两滑轮组绳子自由端移动的距离之比为3∶2B.甲、乙滑轮组做的额外功相同C.甲滑轮组的功率小于乙滑轮组的功率D.甲滑轮组的机械效率比乙大答案：C..

5.小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，杠杆的质量分布均匀，右端固定在O点，杠杆可绕O点在竖直平面内转动；

(1)物体的重力为4.5N，弹簧测力计的示数为2N，钩码挂在A处上升的高度h为0.1m，弹簧测力计竖直向上移动的距离s为0.3m，此时杠杆的机械效率η1

为________；忽略杠杆转动轴的摩擦，杠杆自重为________N.

(2)若保持弹簧测力计作用在B点的位置不变，将物体从A点移到C点，并将钩码缓慢提升相同的高度，则杠杆的机械效率η2________(填“＞”“＜”或“＝”)η1.答案：(1)75%1(2)＞

6.小谢同学用如图所示的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜角度之间的关系.他首先测出木块重力，然后用弹簧测力计沿斜面拉动木块，调节斜面倾斜角度的大小多次测量，得到下表所示的数据：斜面倾斜角度θ木块重力G/N斜面高h/m斜面长L/m拉力F/N有用功W有/J总功W总/J机械效率η15°100.10.43.630°100.20.4

(1)实验前，小谢应先准备好器材，把弹簧测力计________；实验中，小谢测拉力时要用弹簧测力计平行于斜面拉着木块做__________运动，才能够准确读出拉力的大小.(2)当斜面倾斜角为30°时，弹簧测力计的示数如图所示，则此时拉力F＝______N.

(3)分析表中的数据，可以得出的探究结论是：其他因素不变的情况下，斜面倾斜角度越______(填“大”或“小”)，斜面越省力，斜面的机械效率越______(填“高”或“低”).(4)若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持_______不变，斜面的光滑程度不变，只改变物重.

(5)实验完成后，小明没有进行其他操作，根据表中数据计算出，当斜面倾斜角为30°时，木块与斜面间的滑动摩擦力f＝______N.

答案：(1)调零匀速直线(2)6(3)小低(4)斜面倾斜角度(5)1

7.如图所示，使用A、B两个滑轮组提升重均为900N的物体，使物体匀速升高不同的高度.两滑轮组相关的数据如图乙所示.其中，利用A做的有用功为1800J，利用B做的有用功为1400J.则(1)由图乙判断A的机械效率是________.(2)A中，物体被提升的高度是__________m；F1

的大小是__________N.(3)使用A做的额外功________(填“大于”“小于”或“等于”)使用B做的额外功.答案：(1)75%(2)2400(3)等于

8.图甲是某居民楼前的无障碍通道，一位中年人正用轮椅推着他年迈的父亲缓缓上行，图乙是该通道斜面示意图.为了解中年人推轮椅时所用力的大小，小红和小华进行了探究.她们从斜面底端A点沿斜面确定了距A点1m处的B点.(g取10N/kg)(1)将刻度尺“0”