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第十二章 简单机械
第4节　第2课时
机械效率的测量
1
会利用弹簧测力计和刻度尺测量滑轮组的机械效率。
2
知道影响滑轮组机械效率的因素和提高机械效率的方法。
1.我们用滑轮组提升钩码时，对______做的功是有用功；不计绳重和摩擦时，对________做的功是额外功；对绳子自由端的拉力做的功是______。
钩码
动滑轮
总功
2. 如图所示的滑轮组中，用200N的拉力F匀速提升重500N的物体，物体上升1m,则拉力所做的有用功是____J，总功是____J，额外功是____J，滑轮组的机械效率是____%。
500
600
100
83.3
3. 如图所示，用F=100N的力将重为G=300N的物体匀速拉上h=1m、s=4m的斜面，则此过程中拉力对物体做的功是____J，斜面的机械效率是____%。
400
75
思考与交流
使用机械做功有没有效率呢？
阅读教材第119~120页，了解测量滑轮组机械效率的思路和过程，并思考下面的问题。
1.实验原理是：____________
2. 目的是为保证弹簧测力计示数稳定，便于读数，必须______向上______拉动弹簧测力计。
η=
竖直
匀速
一、测量滑轮组的机械效率
【活动】测量滑轮组的机械效率
实验1：保持动滑轮重一定，改变钩码重，并将测量结果填入表格中。
实验数据记录表格：
次数 钩码所受重力G/N 钩码上升高度h/m 有用功W有/J 拉力F/N 绳端移动距离s/m 总功 W总/J 机械效率η
1
2
3
结论：动滑轮重一定，提起的物重越大，机械效率越高。
【活动】测量滑轮组的机械效率
实验2：保持钩码重一定，改变动滑轮重，并将测量结果填入表格中。
实验数据记录表格：
次数 钩码所受重力G/N 钩码上升高度h/m 有用功W有/J 拉力F/N 绳端移动距离s/m 总功 W总/J 机械效率η
1
2
3
结论：提起的物重一定，动滑轮越重，机械效率越低。
总结与交流：
（1）影响滑轮组机械效率的因素主要是：
（2）实验过程中，匀速拉动弹簧测力计不易操作，________（选填“可以”或“不可以”）在静止时读出拉力的大小来计算总功。
①摩擦（轮与轴及轮与绳之间）、绳重
②提起的物重
③动滑轮重
不可以
（3）滑轮组机械效率的大小与物体被提升的高度、滑轮组的绕线方式及物体被提升的速度 关。
（4）实验时进行多次测量的目的是 。
无
使结论更具有普遍性
结合前面的实验结论，阅读教材第120页，总结影响滑轮组机械效率的因素，了解提高机械效率的意义与方法。
1.提高机械效率的意义：
（1）节能减排
（2）提高经济效益
二、提高机械效率的方法与意义
节能减排
2.提高机械效率的途径
(1)改进机械的 ，使机械设备更 、更 ，如减小动滑轮重；
(2)在使用中按照技术规程经常保养，使机械设备处于良好的状态，减小有害 ，如加强机械运动部位的润滑；
(3)在机械技术安全要求范围内，增大所做的 功，如增大滑轮组提起的 重。
结构
合理
轻巧
摩擦
有用
物
【思考】
我们在使用斜面将物体运到高处时，怎样才能提高斜面的机械效率？
（1）尽量使斜面光滑；
（2）在物体与斜面间安装滚木或轮子；
（3）增大斜面的倾角。
(2024·扬州月考)在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时，同学们提出了下列猜想，小明同学设计了如图所示的两个滑轮组，进行对比实验来验证提出的猜想，则该实验验证的猜想是(　　)
A.滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关
B.滑轮组机械效率高低可能与被提升的物重有关
C.滑轮组机械效率高低可能与物体被提升的高度有关
D.滑轮组机械效率高低可能与承重绳子股数有关
学以致用　
B
1.(2024·承德期末)在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小丽用同一滑轮组提升不同的物体，如图甲、乙、丙所示，每个钩码重力相同，三次实验中弹簧测力计所用拉力分别为F1、F2、F3，甲、乙、丙三次实验中滑轮组的机械效率分别为η1、η2、η3。下列说法错误的是(　　)
A.实验时，需要竖直向上匀速拉动弹簧测力计
B.实验需要的测量工具有弹簧测力计和刻度尺
C.F1D.η1>η2>η3
D
解析　实验中，要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，
由二力平衡的条件可知，只有竖直匀速拉动弹簧
测力计时，弹簧测力计的示数才和绳子的拉力相
等，静止时无摩擦力，弹簧测力计示数偏小，故
A正确；根据滑轮组机械效率的原理η==知，需要测物重、拉力、物体升高的高度、绳端移动距离，因此需要的测量工具有弹簧测力计和刻度尺，故B正确；
甲、乙、丙图中承担钩码重力的绳子股数和动
滑轮重力相同，根据F=(G+G动)可知，钩码越
重，拉力越大，因为G1故C正确；
根据η====可知，同一滑轮组，物体重力越大，机械效率越高，因为G12.(2024·商洛商南县期末)用如图所示的实验装置探究滑轮组的机械效率，下列说法正确的是(　　)
A.实验时弹簧测力计可以在静止时读数
B.实验时不用刻度尺也可以测量出滑轮组的机械效率
C.滑轮组的机械效率与动滑轮重力的大小无关
D.同一滑轮组的机械效率随所挂钩码的重力增大而增大，
最终可以达到100%
B
解析　若弹簧测力计在静止时读数，则没有测量出绳子与滑轮
间的摩擦，拉力偏小，总功偏小，此时所测的机械效率偏大，
则该方法是错误的，故A错误；
因s=3h，则滑轮组的机械效率η====，所以实验中
可以不测量h和s，即刻度尺可以不用，故B正确；
在物重和提升高度都一定时，动滑轮越重，克服滑轮重力做的
额外功越多，有用功在总功中所占的比例减小，机械效率越低，即滑轮组的机械效率高低与动滑轮重力大小有关，故C错误；
使用滑轮组时不可避免地要克服动滑轮重力做额外功，使得有用功小于总功，机械效率不会达到100%，故D错误。
3.某同学测完滑轮组的机械效率后，又测定了斜面的机械效率，实验记录结果如表。第2次实验中，若拉力作用时间为4 s，则拉力的功率为　　W；根据表格中数据，第4次实验的机械效率为　　　；分析数据，可得出的结论为__________________________________________________________________
(答出一点即可)。
0.5
实验 次数 斜面倾 斜程度 物体重 量G/N 斜面高 度h/m 沿斜面拉 力F/N 斜面长 s/m 有用功 W有/J 总功 W总/J 斜面机械
效率η
1 较缓 5 0.1 1.5 1 0.5 1.5 33.3%
2 较陡 5 0.2 2 1 1 2 50%
3 较陡 10 0.2 4 1 2 4 50%
4 最陡 5 0.3 2.4 1
62.5%
物重、斜面粗糙程度相同的情况下，斜面倾斜程度越大斜面机械效率越高
解析　在第2次实验中：W总2=Fs=2 N×1 m=2 J；
功率：P===0.5 W；
第4次实验的有用功：
W有4=G4h4=5 N×0.3 m=1.5 J，
总功W总4=F4s4=2.4 N×1 m=2.4 J，
机械效率η===62.5%；
实验数据表明：在物重、斜面粗糙程度相同的情况下，斜面倾斜程度越大斜面机械效率越高(或斜面倾斜程度越大，需要的拉力越大，即：斜面越陡越费力)。
4.小明测量如图所示滑轮组的机械效率，部分实验数据如表。
实验 序号 钩码所受 重力G/N 钩码上升 高度h/cm 拉力 F/N 绳端移动 距离s/cm 机械
效率η
1 1.0 5 15 55.6%
2 1.5 5 0.8 15
3 2.0 5 1.0 15 66.7%
4 2.0 10 1.0 30 66.7%
(1)为了顺利完成实验，除了图中的器材外，还需要的测量工具是　　　　。
刻度尺
解析　实验过程中，需要用刻度尺来测量弹簧测力计和重物上升的高度；
(2)实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做　　　运动。第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为　　　 N。
匀速
0.6
解析　匀速拉动弹簧测力计，使钩码保持匀速运动状态，受到平衡力的作用；由题图知，弹簧测力计示数为0.6 N；
(3)第2次实验时所做的有用功为　　　　 J，滑轮组的机械效率是　　　　。
0.075
62.5%
解析　第2次实验中，G=1.5 N，h=0.05 m，W有=Gh=1.5 N×0.05 m=0.075 J，
W总=Fs=0.8 N×0.15 m=0.12 J，η===62.5%；
(4)分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升钩码时，钩码所受重力越　　(选填“大”或“小”)，滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度_______(选填“有关”或“无关”)。
大
无关
解析　同一滑轮组提升钩码时，额外功一定，钩
码所受重力越大，所做有用功越多，机械效率越
高；由η===知，滑轮组的机械效率与钩
码上升的高度无关；
(5)结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可以提高机械效率的是　　。
A.增大绳重
B.减轻动滑轮重
C.加快物体提升的速度
B
解析　根据η===知，在提升重物所受重力一定时，动滑轮重力越小，机械效率越高，故选B；
(6)小明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，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。
不正确
摩擦力
解析　小明的想法不正确。匀速拉动弹簧测力计使钩码上升时，所做的额外功为对动滑轮和绳子重力做的功，还有克服滑轮轴的摩擦、绳子与滑轮之间的摩擦所做的功，如果静止读数，会忽略了摩擦力对机械效率的影响；
(7)若将此滑轮组换一种绕绳方法，不计摩擦及绳重，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率_______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
不变
解析　同一滑轮组提升相同的物体时，不计摩擦及绳重，由η==
=知，只改变绕绳方法时，滑轮组的机械效率不变。

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