機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)分析
時(shí)間:2022-11-27 09:09:04
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圖1(1)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù),在圖甲種畫出滑輪組的繞繩方法.(2)實(shí)驗(yàn)中,沿豎直方向勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì),使物體緩緩上升,在測(cè)量繩端所受的拉力時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)(選填“保持靜止”或“勻速上升”).(3)第三次試驗(yàn)時(shí),測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖乙所示,此時(shí)繩端受到的拉力為N,滑輪組的機(jī)械效率為%.(4)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)分析可知:①隨著物重的增大,額外功(選填“變小”、“不變”或“變大”),原因是.②要提高同一滑輪組機(jī)械效率,可以采取的措施.圖2[點(diǎn)撥]“影響滑輪組機(jī)械效率的因素”是滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)探究題的常見(jiàn)考點(diǎn),本題涉及的都是基本實(shí)驗(yàn)方法的考查.具體點(diǎn)撥如下:(1)要確定滑輪組的繞繩方法,首先應(yīng)根據(jù)物體上升的高度h與繩端移動(dòng)的距離s的關(guān)系n=s/h,確定與動(dòng)滑輪相連的繩子的股數(shù)從而確定繞繩方法.(2)探究滑輪組的機(jī)械效率時(shí),要沿豎直方向勻速向上拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì),這樣能使物體處于勻速上升平衡狀態(tài),此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為繩端所受的拉力;(3)根據(jù)圖乙的測(cè)力計(jì)指針位置和測(cè)力計(jì)的分度值確定讀數(shù),可得到繩端的拉力.
根據(jù)滑輪組機(jī)械效率η=W有W總×100%=GhFs×100%公式,可求出此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率η為74.1%.(4)①隨著物重的增大時(shí),摩擦力也相應(yīng)變大,克服摩擦力所做的功為額外功,所以額外功將變大.②分析表中的第1、2、3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,動(dòng)滑輪重一定,鉤碼重依次為1N、2N、4N,則滑輪組的機(jī)械效率依次為55.6%、66.7%、74.1%,這說(shuō)明在使用同一滑輪組提升重物時(shí),鉤碼越重,機(jī)械效率越高;可得:要提高同一滑輪組機(jī)械效率,可以采取增大所提重物的質(zhì)量的措施.圖2[答案](1)如圖2所示(2)勻速上升(3)1.874.1(4)①變大克服摩擦做功更多②增加提起的物重或減輕動(dòng)滑輪重例2.用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量杠桿的機(jī)械效率.實(shí)驗(yàn)時(shí),豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì),使掛在較長(zhǎng)杠桿下面的鉤碼緩緩上升.(1)實(shí)驗(yàn)中,將杠桿拉至圖中虛線位置,測(cè)力計(jì)的示數(shù)F為N,鉤碼總重G為1.0N,鉤碼上升高度h為0.1m,測(cè)力計(jì)移動(dòng)距離s為0.3m,則杠桿的機(jī)械效率為%.請(qǐng)寫出使用該杠桿做額外功的一個(gè)原因:.(2)為了進(jìn)一步研究杠桿的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān),一位同學(xué)用該實(shí)驗(yàn)裝置,先后將鉤碼掛在A、B兩點(diǎn),測(cè)量并計(jì)算得到下表所示的兩組數(shù)據(jù):根據(jù)表中數(shù)據(jù),能否得出“杠桿的機(jī)械效率與所掛鉤碼的重有關(guān),鉤碼越重其效率越高”的結(jié)論?答:;請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明兩條理由:①;②.[點(diǎn)撥](1)前兩問(wèn)是??碱},屬于較易題.相信同學(xué)們對(duì)這類問(wèn)題能很好掌握了.對(duì)于第三問(wèn),我們可以從杠桿本身的自重和摩擦這兩因素去思考,問(wèn)題不難解決.(2)在探究杠桿的機(jī)械效率是否與鉤碼懸掛點(diǎn)的位置和鉤碼的總重有關(guān)時(shí),應(yīng)采用控制變量法.
如在探究杠桿的機(jī)械效率是否與所掛鉤碼的總重有關(guān)時(shí),應(yīng)保持鉤碼懸掛點(diǎn)的位置、鉤碼升高的高度等因素不變;此外,應(yīng)多次(至少三次)改變鉤碼的總重,測(cè)出多組數(shù)據(jù),通過(guò)比較、分析才能得出結(jié)論.本題中僅有兩組數(shù)據(jù),且未控制變量,故不具有可比性,因此,不能得出結(jié)論.[答案](1)0.566.7使用杠桿時(shí)需要克服杠桿自重、摩擦力等做功(2)不能①兩次實(shí)驗(yàn)時(shí)鉤碼沒(méi)有掛在同一位置②僅根據(jù)一次對(duì)比實(shí)驗(yàn)所得的結(jié)論不可靠[點(diǎn)評(píng)]對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行評(píng)估時(shí),應(yīng)從下列方面進(jìn)行考慮:實(shí)驗(yàn)方法是否科學(xué),實(shí)驗(yàn)步驟是否合理,實(shí)驗(yàn)圖4結(jié)論是否具有普遍性.[變式](2016杭州)小金用如圖4所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量杠桿的機(jī)械效率.實(shí)驗(yàn)時(shí)豎直向上拉動(dòng)杠桿,使掛在杠桿下面的鉤碼緩緩上升(支點(diǎn)和杠桿的摩擦不計(jì)).問(wèn):(1)重為5N的鉤碼掛在A點(diǎn)時(shí),人的拉力F為4N,鉤碼上升0.3m時(shí),動(dòng)力作用點(diǎn)C上升0.5m,此時(shí)機(jī)械效率η1為.(2)小金為了進(jìn)一步研究杠桿的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān),仍用該實(shí)驗(yàn)裝置,將鉤碼移到B點(diǎn),再次緩慢提升杠桿使動(dòng)力作用點(diǎn)C仍然上升0.5m.問(wèn):人的拉力F與第一次相比___(選填“變大”“變小”或“不變”).比較此時(shí)的機(jī)械效率η2與η1的大小并用學(xué)過(guò)的知識(shí)給以推導(dǎo).[答案](1)75%(2)變小此時(shí)的機(jī)械效率η2<η1推導(dǎo)過(guò)程如下:杠桿的機(jī)械效率可表示為:η=W有用W有用+W額=11+W額W有用杠桿升高的高度不變,所以克服杠桿自重所做的額外功不變(即W額=G杠桿h杠桿不變);由于懸掛點(diǎn)B更接近支點(diǎn),所以鉤碼提升的高度減小,根據(jù)W有用=Gh可知,有用功減小;從上面η的表達(dá)式可知:W有用減小、W額不變,所以W額/W有用變大,分母變大,η就減小;即η2<η1.
作者:蔡雪華