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第3节 机械效率
第2课时 机械效率的测量
第十二章 简单机械
使用机械时，对物体所做的有用的功。
有用功
使用机械时，人们额外需要做的功。
额外功
有用功与额外功的总和。
总 功
W总=W有用+W额外
如图，甲直接提升物体做功，乙使用动滑轮提升物体做功相同吗？
使用动滑轮比直接提升物体不省功。
实验结论
1. 使用动滑轮提升物体：
实验探究
测量滑轮组机械效率
1．学习安装滑轮组；
2．学习测滑轮组的机械效率；
3．分析得出影响滑轮组机械效率的因素；
4．分析得出提高滑轮组机械效率的方法。
刻度尺、弹簧测力计、钩码、铁架台、一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组、两个定滑轮与两个动滑轮组成的滑轮组、长2m的细绳。
【实验目的】
【实验器材】
【实验方法】
（1）先后按（a）、（b）、（c）三种情况安装好滑轮组
（2）并按表格进行测量；数据计入表格。
【实验表格】
滑轮组 钩码 重/N 钩码上升 高度/m 有用功/J 测力计 示数/N 绳子自由端 移动距离/m 总功/J 机械效率
（a）
（b）
（c）
【分析讨论】
1.（a）、（b）两个装置，钩码数量相同时，机械效率有什么不同？
2.（b）、（c）为同一装置，钩码数量不同时，机械效率有什么不同？
3. 分析机械效率不同的原因。
有没有机械效率为100%的机械？为什么？
互动讨论
1. 机械效率高低只表示有用功占总功的比值大小，不能说明做有用功多少；
2. 机械效率是有用功跟总功的比值，只有大小，没有单位；
3. 由于额外功总是存在，有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1；
4. 机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，机械性能越好；
5. 机械效率高低与做功多少，功率大小，是否省力，提升高度无关。
1. 任何机械设备的效率总小于1（ ）
2. 减小机械内部摩擦可以提高其效率（ ）
3. 提高机械设备的效率可以节能减排（ ）
4. 用机械设备做功越快，其效率越高（ ）
√
√
√
×
总结判断
知识点1 滑轮组机械效率的测量
1.【2023·石家庄28中一模】同学们进行了“影响滑轮组机械效率的因素”的实验探究,用到的装置如图甲、乙、丙所示,实验数据记录如下表所示。
基础通关
1
次数 钩码重 力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 2 0.1 1.2 0.3 55.6%
2 4 0.1 1.9 0.3 70.2%
3 6 0.1 1.6 0.5
4 2 0.2 1.2 0.6 55.6%
(1)实验中应沿竖直方向　　　　拉动弹簧测力计。
(2)通过比较第1、4两次实验数据可得出:使用同一滑轮组提升相同重物,滑轮组的机械效率与重物上升高度　　　　(选填“有关”或“无关”)。
(3)通过比较第　　　　两次实验数据可得出:同一滑轮组提升的物体越重,滑轮组的机械效率越高。
(4)分析表中数据可知:第3次实验是用图　　　(选填“甲”“乙”或“丙”)所示装置来完成的,第3次实验时滑轮组的机械效率是　　　　。
(5)假如第1次实验时,不计绳重和摩擦,钩码重由2 N增加到8.4 N,滑轮组的机械效率可以达到　　　　。
匀速
无关
1、4
丙
75%
84%
1
2.在“探究斜面”的实验活动中,为了探究“斜面省力与斜面倾角的关系”和“影响斜面的机械效率的因素”,某小组做了在斜面上匀速拉动同一材料构成的物块滑动的实验,并记录实验数据如下表所示。(已知θ1<θ2<θ3)
3
2
能力突破
次 数 斜面 材料 斜面 的倾 角θ 物重 G/N 物体上 升的高 度h/m 沿斜面 的拉力 F/N 物体 移动 距离 s/m 机械
效率
η
1 毛巾 θ1 5.0 0.1 2.0 0.5 50%
2 木板 θ1 5.0 0.1 1.6 0.5 63%
3 木板 θ1 10.0 0.1 3.2 0.5 63%
4 木板 θ2 5.0 0.1 2.1 0.35 68%
5 木板 θ3 5.0 0.1 3.0 0.2
(1)根据表中的数据计算,第5次实验中总功为　　J,额外功是　　J,物体所受的摩擦力是　　　N,斜面的机械效率η=　　　　。
(2)分析表中数据,可得出结论。
①根据第1、2次实验可知, ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿　。
②根据第　　　次实验斜面的机械效率相同,得出结论:在同一斜面上,　　　　　　　不影响斜面的机械效率。
③根据第　　　＿＿次实验,得出结论:在斜面粗糙程度一定时,拉动同一物体上升,　　　　　　　　　　　　　　　。
0.6
0.5
0.1
83.3%
斜面的倾角一定时,拉动同一物体上升时,接触面
越粗糙,斜面的机械效率越低
2、4、5
物体的重力
2、3
斜面的倾角越大,斜面的机械效率越高
3
2
3.【2023·江苏扬州】在学习了机械效率的相关知识后，外研究小组有同学猜想：同一个机械的机械效率是不变的。为了验证猜想，他们用如图所示的滑轮组进行实验，改变钩码个数，用弹簧测力计沿竖直方向拉着细绳，使钩码匀速向上运动，测得的数据如表1。
(1)分析表中的数据,他的猜想是　　　(选填“正确”或“错误”)的。
次 数 钩码 重 G/N 钩码上 升的高 度h/m 绳端 拉力 F/N 绳端 移动 距离 s/m 有用功 W有/J 总功 W总/J 机械
效率
η/%
1 2 0.1 1.0 0.3 0.2 0.30 66.7
2 3 0.1 1.4 0.3 0.3 0.42 71.4
3 5 0.1 2.2 0.3 0.5 0.66 75.8
错误
表1
3
2
(2)实验小组又进行了如下的探究:改变动滑轮的个数组成不同的滑轮组,仍用弹簧测力计沿竖直方向向上匀速拉动细绳,测得的数据如表2。
次 数 动滑轮 个数 钩码 重 G/N 绳端 拉力 F/N 钩码上 升的高 度h/m 绳端 移动 距离 s/m 有用功 W有/J 总功 W总/J 机械
效率
η/%
4 1 6 3.6 0.2 0.4 1.2 1.44 83.3
5 2 6 2.4 0.2 0.8 1.2 1.92 62.5
6 3 6 2.2 0.2 1.2 1.2 2.64 45.5
表2
3
2
分析数据可知:物重相同,动滑轮个数越多越省力,但机械效率越　　　　。进一步分析还发现,当滑轮组越来越省力时,它的额外功越来越大,甚至会出现额外功　　　　有用功的情况,所以设计一个机械模型时,既要考虑省力,还要考虑　　　　　　　　　。
(3)根据表2中的数据,如果增加动滑轮个数继续实验,将会出现的困难是　　　　　　　,你的改进方法是　　　　　　　　　　　。
低
大于
机械所做的额外功
机械效率变低
减轻动滑轮的质量
3
2
4.小明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程度之间的关系。他首先测出木块重,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,得到如下表所示的数据。
素养达标
4
斜面倾 斜角θ 木块重 G/N 斜面高 h/m 斜面长 s/m 拉力 F/N 机械效
率η
15° 10 0.1 0.4 3.6 69.4%
30° 10 0.2 0.4
(1)实验中,小明测拉力时要用弹簧测力计平行于斜面拉着木块
做　　　　＿运动,并读出弹簧测力计的示数。
(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,滑轮组的机械效率η=　　　　。
(3)分析表中的数据,可以得出的探究结论是斜面倾斜角度越　　(选填“大”或“小”),斜面越省力,斜面的机械效率越　　(选填“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。
【拓展】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为　　　N。
6
匀速直线
小
低
83.3%
斜面的倾斜
角度(或高度)
1
4
完成第十二章第3节第2课时相关练习

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