Topic 21 探索滑轮架机械效率的实验题 探索滑轮架机械效率实验需要学习的基本知识 1.原理：η=Wy/ 2.实测量：吊钩重量G , 吊钩重量 增加的高度 h，拉力 F，绳索自由端之间的距离 S3。 设备：除吊钩、铁架、滑轮、细线外，还需要秤、弹簧测力计。 4、注意：弹簧测力计必须恒速驱动降低钩码，以保证测力计显示不变。 5、推论：影响滑轮架机械效率的主要因素有： (1)动滑轮越重，数量越多，附加功越多。 (2) 重量越重，做的有用功越多。 (3)摩擦力，各种摩擦力越大，额外的功就越多。 同一滑轮架的缠绕方式和重物的增加高度不影响滑轮的机械效率。 6、为什么弹簧测力计在测试机械效率时不能静止？ 机械效率怎么样？赶上考验
弹簧测功机静止时，绳索与滑轮之间没有摩擦，张力指示会变小，有用功占总功的比例下降，滑轮架的机械效率偏大. 【例1】 学生在探究“影响小车架机械效率的激励因素”时提出如下假设： 推测1：小车架的机械效率可能与动滑轮重量有关； 推测2：小车架的机械效率可能与物体的重量有关； 猜测三：滑轮架的机械效率可能与物体的高度有关； 猜测四：滑车架的机械效率可能与承重绳索段数有关。 一位朋友设计了如图所示的四个滑轮架，并将实测的实验数据填入下表： (1) 将四次实验所用绳索的股数n和机械效率填入表中。 (2) 根据实验____和____（填①、②、③、④）可知，滑轮架的机械效率与物体重量有关； (3) 根据实验②、④可知，滑轮架机械效率与____无关； (4)通过实验可以发现，当不同滑轮起重量相同时，动滑轮越重，机械效率越高； (5) 研究滑轮的机械效率是否与物体的高度有关 需要选择（填“相同”或“不同”）滑轮架，增加高度（填“相同”或“不同”）来学习。根据考试中心
η=×100=Gh/Fs×100﹪估算滑轮架的机械效率； (﹪2) 探究机械效率与物体重量的关系，需要保持动滑轮的重量不变； (3) 分析②和④的数据，可以根据机械效率的大小推导出异同点； (4) 机械效率与动滑轮重量的关系：提升同样的重量做同样有用的功，动滑轮越重，机械做的额外功越多 (5) 关系探究机械效率与物体升起高度之间，其他原因保持不变，升起高度不同。 【例2】（2020北京）在探究影响小车架机械效率的原因时，小明做了如下猜测： 推测一：小车架的机械效率与被吊物的重力有关； 推测二：小车架 机械效率与动滑轮所受重力有关； 为了验证推测，拟用的设备如下：两个相同的滑轮、一根细绳、几个钩子、一个天平和一个弹簧测力计。 小明将两个滑轮作为定滑轮和动滑轮组装成一个滑轮架，用滑轮架吊起不同数量的钩码进行三个实验，数据如下表所示：
瑞联h/m拉力N/F距离 12.00.11.00.366.7% 24.00.11.80.374.1% 36.00.12.50
G/N 增加高度 s/m 机械效率
.3
【答案】（1）366.7%； 379.8%； 366.7%； 280%。 (2) ①② (3) 承重绳段数 (4) 小 (5) 相同与不同 [分析] (1) 依据
W has = Nh = 6.0G×0.1m = 0.6J 滑轮架所做的总功
W总=Ns=2.5F×0.3m=0.75J滑轮架机械效率
W
0.6J
有
h===80%
W0.75J
由于绳索两端的距离是物体高度的3倍，因此滑轮架上的承重绳索数量为3根，因此滑轮架的绕制如图所示：
请回答下列问题： (1)表中第三个实验滑轮架的机械效率为：根据表中数据，画出图中滑轮架的绕组形式()； (2) 分析表 数据显示：使用同一个滑轮架提升不同的物体，物体越重，滑轮架的机械效率（选择“高”、“低”或“不变”）； (3) 为了验证第二个猜测，还需要降下的实验设备是。 【答案】（1）80.0%（2）（3）更高（4）不同重量的滑轮【分析】（1）在第三个实验中，有用的功
F(N) 绳索自由端连接距离为140.12.0η0.366.7%250.10.369
G(N) 物体上升高度张力(h) ms(m) 机械效率
.4% 360.12.60.3结合考场实践
(2) 分析表中数据可知，同一个滑轮架吊运不同的物体，物体越重，滑轮架的机械效率越高。 (3) 推测 2. 为验证滑轮架的机械效率与作用在动滑轮上的重力有关，采用不同自重的动滑轮进行实验。 1.（广东九江，2020）《测量滑轮架机械效率》实验数据如下：实验次数和物体重量
6A号。 ). 0% B． 70%C． 80%【答案】（1）匀速（2）2
.4(3)77.0%(4)C【分析】（1）实验后
在此过程中，弹簧测力计应在垂直方向上以恒定速度向下驱动。
它等于拉力的大小。 (2) 从图中可以看出，测功机的刻度
值为20.2N，则第二个实验中弹簧测力计的读数为0.4N。 (3)实验三滑轮架的机械效率
Gh0.1m6N�
=
η=
Fs2N0.3m.6.≈77.0% (4) 从实验数据可以看出，在滑轮架相同的情况下，吊物越重，滑轮架的机械效率越高。 因此，使用这种滑轮架增加了重物，
此时物体重量大于第三次实验中的物体重量，此时小车架的机械效率为77.0%，可能为80%，所以选择C。 2.向下
以下是肖明、肖红的《测量滑轮架的机械效率》的实验报告。 实验
名称：测试滑轮架机械效率实验
步：
(1) 实验时，应垂直向下驱动弹簧测力计； (2)实验二中弹簧测力计的显示如图所示； (3)第三个实验滑轮架的机械效率为； （保留一位小数） (4) 如果使用本滑轮架提升7N的重物滑轮组的机械效率实验，其机械效率可能为（可选）
G 并填写表格。 (2)
根据滑轮架的安装情况，分别记录吊钩代号和弹簧测力计的位置。 (3)驱动弹簧测力计和
读出拉力F值，用刻度尺测出钩码上升高度s和弹簧测力计连接的距离h，将这三个量填入表格。 (4) 计算有用功
W有，总功W总，机械效率η并填表。 (5)
改变钩码上升高度，重复前面的实验，记录并估算实验数据。 实验
记录实验次数 钩码重力 G/N 物体上升高度 h/cm 有用功 W: Yes/J 拉力 F/N 弹簧测力计 联通距离 s/cm 总功 W Total/J 机械效率 η163.0018.002.389.0021 In
忽略绳索力和重子摩擦力，滑轮架的机械下降率与被吊物的重力和高度无关。请评价
小明和小红的实验报告。 (1)
强调实验程序中的错误和不足；
(1)用弹簧测力计检测钩码上的重力
理论分析表明其实验推导的局限性（【答】.1）有用功和总功的估计
错误的机器正在研究滑轮架； 当机械效率与物体重力的关系时，小明和小红没有增加物理变化的重力； (2)在研究滑轮架机械效率与物体高度的关系时，原实验
我只用了一个滑轮架做了一个实验； 在研究滑轮架的机械效率与升起物体重力的关系时，原来的实验并没有
改变物体的重力，仅[用同一个滑轮架作为实验进行分析] (1) ①表中有用的功
W = Gh 和 total work = total WFs 的估计都是错误的，原因是时间计物体的高度上升和测力计经过的距离
均为cm，估算时未换算成国际单位m； ② 在研究滑轮架的机械效率与物体重力的关系时，
改变物体的大小以增加重力。 从表中的数据可以看出，改变明明和小红的体型并没有提升物体的重力。
因此，可采用机械法求得机械无效率大小与升起物体重力的关系； (2)在研究小车架机械效率与升起物体高度的关系时，需要：
为了使推理具有普适性，我们应该使用不同的滑轮架进行多次实验； 原实验只用一个滑轮架做实验； 研究滑轮架的机械效率与改进后物体重力的关系，应
改变受力物体的重量和大小，使用不同的滑轮架做实验，
然而，最初的实验并没有改变物体的重力，只是使用了相同的滑轮架进行实验。 3.某某
群友检查小车架的机械效率。 实验步骤是：（i）
如图所示安装滑轮架，用弹簧测力计测量钩码重力G并记录钩码与绳端（位置ii）的位置
轻轻带动绳头使钩码上升，读取张力F的数值码并测量钩子、上升高度h和绳头之间的距离s； (三)
记录实验数据并填写表格（表格从略）； (iv) 多次
改变钩子代码的个数，重复上面的实验； (v) 使用动滑轮
两个质量不同的滑轮架挂相同的钩码，分别测得机械效率； (vi) 分析测试结果，
探讨影响机械效率的因素
回答下列问题：（1）除了图中所示的设备和弹簧测力计外，还需要什么设备。 (2) 小车架机械效率估算
公开的η=公式为（用直测化学量符号表示）。 (3) 关闭
为了解滑轮架影响机器效率的原因，课题组在与同一台机器讨论后得到如下认识。 您认为正确的（序列号，可能不止一个）
项目是正确的）。
(2)
在一定情况下，摩擦力越大，机械效率越低 B．
在一定情况下，摩擦力越大，机械效率越大 C.
忽略摩擦力，定滑轮的质量相同，则机械效率相同 D.
忽略摩擦，动滑轮质量相同，机械效率相同E。
忽略摩擦力，动滑轮质量相同，被吊物质量越大，机械效率F越大。
忽略摩擦力，动滑轮质量相同，被吊物质量越大，机械效率越低 【答案】 (1) 秤； (2) Gh/Fs； (3) 艾德。 【分析】（1）从图中可以看出，不仅有滑轮和弹簧测力计，还有检测高度的刻度尺； (2)从滑轮架图中可以看出，n=3滑轮架所做的有用功为W=Gh，总功为W总=Fs滑轮组的机械效率实验，机械效率表
至hη=W有/W总=G公式为/Fs； (3) AB, 在同
在这种情况下，摩擦越大，完成的额外公共工作就越大。