初中物理滑轮（组）机械效率的测量实验试题

小马和小李设计了如图甲、乙所示两种滑轮组来提升同一重物，在讨论滑轮组机械效率时两人产生了分歧，小马认为："甲滑轮组的动滑轮个数少，机械效率高"；小李却认为："乙滑轮组更省力，机械效率高"。两人谁也说服不了谁，于是决定进行实验来验证自己的猜想是否正确。

物理量滑轮组	装置甲	装置乙
钩码重 $\mathit{G}\mathbf{/}\mathit{N}$	4	4
钩码上升高度 $\mathit{h}\mathbf{/}\mathit{m}$	0.1	0.1
绳端拉力 $\mathit{F}\mathbf{/}\mathit{N}$	1.6	1.4
绳端移动距离 $\mathit{s}\mathbf{/}\mathit{m}$	0.3	0.4
机械效率 $\mathit{\eta }$		$\mathbf{71}\mathbf{.}\mathbf{4}\mathbf{\%}$

（所用每个滑轮的重相同，绳重和摩擦忽略不计），他们在实验中得到的数据如下表所示：

（1）根据所测数据，请计算一个动滑轮的重力是 　　 $\mathit{N}$ ，甲滑轮组的机械效率是 　　；

（2）由计结果可以确定 　　的说法是正确的，这个实验说明了影响滑轮组机械效率的因素是 　　，由此可知，可采用 　　的方法来提高滑轮组的机械效率。

（3）随后小马又设计了一个方案，如图丙所示，你认为和图甲装置对比，在提升同一重物时，装置丙的机械效率 　　（选填"大于""等于"或"小于"）装置甲的机械效率。

有人说，同一机械的机械效率是不变的。小华设计了“探究滑轮组机械效率与所提升重物质量的关系”实验，来检验此说法是否正确。

（1）用笔画线代替绳子，在图甲中画出最省力的绳子绕法。

（2）如图乙所示，小华在实验中保持滑轮组不变，改变重物的质量，通过弹簧测力计匀速拉动绳子使重物缓缓上升，测得数据如下表 $(g$取 $10N/\mathit{kg}):$

序号	重物质量 $/\mathit{kg}$	重物上升距离 $/\mathit{cm}$	弹簧测力计示数 $/N$	绳端移动距离 $/\mathit{cm}$	机械效率
1	0.1	10	1.1	20	$45.5\%$
2	0.2	10	1.6	20	$---$
3	0.3	10	2.1	20	$71.4\%$

第2次实验中的机械效率是　　；根据表中数据可以得到，滑轮组的机械效率随所提升重物质量的增大而　　。

某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示，第1、2、3次实验装置分别如图中的甲、乙、丙所示。

次数	钩码重 G/N	钩码上升 高度h/m	有用功 W有/J	测力计 拉力F/N	测力计移动 距离s/m	总功 W总/J	机械 效率η
1	2	0.1	0.2	0.9	0.3	0.27	74.1%
2	4	0.1	0.4	1.6	0.3	0.48	83.3%
3	4	0.1		1.1	0.5	0.55

 

（1）实验中应沿竖直方向       拉动弹簧测力计，使钩码上升。
（2）比较第1次实验和第2次实验，可得结论：使用同样的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率越      。
（3）第3次实验中所做的有用功是      J，机械效率是     。
（4）第3次实验中动滑轮个数比第2次实验多，把同一重物提升相同高度对动滑轮所做的额外功       (选填“增大”或“减小”)，因而，由第2、3次实验可知：滑轮组的机械效率与动滑轮自重大小有关。
（5）综合上述结论，提高机械效率的方法有增大有用功，       额外功(选填“增大”或“减小”)。

在测量动滑轮机械效率的实验中，小明用如图所示的动滑轮提升钩码，改变钩码的数量，正确操作所得实验数据如下：

（1）实验时，用手　　匀速拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮上的钩码缓缓上升。

（2）第②次实验测得的动滑轮的机械效率为　　 $\%$（计算结果的位数与表中机械效率位数一致）。

（3）由表中数据分析可知，同一动滑轮的机械效率由　　决定的。

（4）不计绳重及摩擦阻力，则该动滑轮的自重为　　 $N$。

实验 序号	钩码重 $G/N$	钩码上升 高度 $h/\mathit{cm}$	拉力 $F/N$	绳端移动的距离 $s/\mathit{cm}$	机械效率
①	1.0	20.0	0.7	40.0	$71.4\%$
②	2.0	20.0	1.2	40.0
③	3.0	20.0	1.7	40.0	$88.2\%$

某实验小组测一滑轮组机械效率的数据如下表：

（1）请你在图中画出本实验的绕绳方法．
（2）若用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，则：克服动滑轮的重力所做的额外功    （相同／不同）；提升的物重增加时，克服摩擦和绳重所做的额外功变    ，滑轮组的机械效率变    ．
（3）多次改变提升的物重测量滑轮组的机械效率，目的是为了    （填字母）．
A．减小摩擦
B．多次测量取平均值减小误差
C．获得多组数据归纳出物理规律
（4）由本实验    （能／不能）推断：任何机械的机械效率跟物重均有关．

下面是小明和小红的“测量滑轮组的机械效率”实验报告。

实验名称：测量滑轮组的机械效率

实验步骤：

（1）用弹簧测力计测量钩码所受的重力 $G$并填入表格。

（2）按如安装滑轮组，分别记下钩码和弹簧测力计的位置。

（3）拉动弹簧测力计并读出拉力 $F$的值，用刻度尺测出的钩码上升的高度 $h$和弹簧测力计移动的距离 $s$，将这三个量填入表格。

（4）算出有用功 $W_{有}$、总功 $W_{总}$、机械效率 $\eta$并填入表格。

（5）改变钩码上升的高度，重复上面的实验，记录并计算实验数据。

实验记录：

实验次数	钩码重力 $G/N$	物体上升的高度 $h/\mathit{cm}$	有用功 $W_{有}/J$	拉力 $F/N$	弹簧测力计移动的距离 $s/\mathit{cm}$	总功 $W_{总}/J$	机械效率 $\eta$
1	6	3.00	18.00	2.38	9.00	21.42	$84.0\%$
2	6	5.00	30.00	2.40	15.00	36.00	$83.3\%$
3	6	8.00	48.00	2.36	24.00	56.64	$84.7\%$
4	6	10.00	60.00	2.35	30.00	70.50	$85.1\%$

实验结论：在忽略绳子的重力和摩擦的情况下，滑轮组的机械效率与所提升物体的重力和高度无关。

请你评价小明和小红的实验报告。

（1）指出实验步骤中存在的错误和不足；

（2）从理论上分析说明他们实验结论的局限性。

【2015年贵州省黔南州中考物理】某班同学在“探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关”时，他们猜想滑轮组的机械效率可能与动滑轮的个数、物重和物体上升的高度等因素有关，各小组利用如图所示的装置进行验证，杨阳那组得到的实验数据如表：

实验次数	物重 （N）	物体上升的高度（m）	拉力（N）	绳子自由端移动的距离（m）	机械效率（%）
1	1	0.1	0.6	0.2	83.3
2	1	0.1	0.4	0.4	62.5
3	2	0.1	0.65	0.4	76.9
4	1	0.2	0.6	0.4	83. 3

（1）比较第1、2次实验数据得出：用不同的滑轮组提升相同的物体，动滑轮个数越多，      ；比较第2、3次实验数据得出：同一个滑轮组，提升的物体越重，      ；比较第1、4实验数据得出：同一个滑轮组的机械效率与物体上升的高度      ．
（2）在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便于读数，就让弹簧测力计处于静止状态时才读数，该同学的读数与实际相比      （选填“偏大”、“偏小”或“不变”），测得机械效率      （选填“偏高”、“偏低”或“不变”），说明滑轮组的机械效率还与      有关．
（3）有两个组所用的动滑轮重量相同，提升的物体也相同，测的机械效率却不同，原因可能是绳子滑轮或滑轮轴之间的      不同，影响了测量结果．所以，我们在生活中经常给各种机械加润滑油，是为了      它的机械效率．

在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小丽用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙三次实验，实验数据记录如表：

实验次数	钩码所受的重力 $G/N$	提升高度 $h/m$	拉力 $F/N$	绳端移动的距离 $s/m$	机械效率 $\eta$
1	2	0.05	1.0	0.15	$66.7\%$
2	4	0.05	1.7	0.15	$78.4\%$
3	6	0.05	①	0.15	②

（1）实验中要竖直向上　　拉动弹簧测力计，使钩码升高。

（2）表格中编号①处数据应为　　，编号②处数据应为　　。

（3）分析以上实验数据可以得出如下结论：同一滑轮组的机械效率主要与　　有关。

（4）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” $)$

【辽宁省阜新市2015年初中毕业生学业考试】下表是小明做“测量滑轮组的机械效率”实验时收集的有关数据：

实验序号	动滑轮重G动/N	物重 G/N	钩码上升的高度h/m	拉力 F/N	拉力作用点移动的距离s/m	有用功W有/J	总功W总/J	滑轮组的机械 效率η
1	0.5	1	0.1	0.7	0.3	★	0.21	47.6%
2	0.5	2	0.1	1.1	0.3	0.2		60.7%
3	0.5	4	0.1	2	0.3	0.4	0.6	◆

（1）请你将表格中的数据补充完整：★=            ；=             ；◆=               。
（2）请在图中画出实验中滑轮组的绕绳方法。

（3）用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，提升的物重越大，滑轮组的机械效率越________（选填“高”或“低”）。
（4）第一次实验中，提升钩码所用的时间为1.5s，则拉力的功率是             W。

小明在“测量滑轮组的机械效率”实验中，测得的相关实验数据如下表（装置中每个滑轮的质量均相同）

次数	物体的重力 G/N	提升的高度 h/m	拉力N/N	绳端移动的距离 s/m	机械效率η
1	2	0.1	0.9	0.3	74%
2	4	0.1	1.6	0.3	83%
3	2	0.1		0.5

（1）实验过程中，应使弹簧测力计竖直向上　    　拉动。在第3次实验中弹簧测力计的示数如图乙所示，其示数为　     　N，第3次实验中滑轮组的机械效率为　      　。

（2）比较1、2两次的实验数据可知：相同的滑轮组，　             　，滑轮组的机械效率越高。

（3）测量结束后，小明想到甲图中的滑轮组还有另一种安装方法，既可以省力，也可以改变力的方向，请在丙图中画出绳子绕法。

小明和小强在测“滑轮组机械效率”的实验中，一同学组装好如图所示实验装置，他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。

（1）实验时，小明　　竖直向上拉动弹簧测力计，使钩码升高，弹簧测力计读数为 $0.5N$；同时小强也用刻度尺测出钩码被提升的高度为 $10\mathit{cm}$，以上测量结果准确无误，其他被测物理量和计算数据记录如表：

钩码重 $G/N$	弹簧测力计提升的高度 $x/m$	有用功 $W_{有}/J$	总功 $W_{总}/J$	机械效率 $\eta$
1	0.2	0.1	0.1	$100\%$

（2）小明和小强通过计算得出该滑轮组机械效率为 $100\%$，他们意识到出现了错误，请你帮他俩找出错误的原因：　　。

（3）该滑轮组的机械效率实际为　　（精确到 $0.1\%)$。

（4）在实验中，若将钩码的重增加到 $6N$，则该滑轮组的机械效率将　　（选填“变大”、“变小”或“不变” $)$。

某小组同学测量滑轮组的机械效率。实验步骤有：

$\left(i\right)$按照如图所示安装滑轮组，测钩码重力 $G$并记钩码和绳端的位置；

$\left(\mathit{ii}\right)$用弹簧测力计缓慢拉动绳端，使钩码上升，读出拉力 $F$的值，并测出钩码上升的高度 $h$和绳端移动的距离 $s$；

$\left(\mathit{iii}\right)$记录实验数据填入表格中（表格略）；

$\left(\mathit{iv}\right)$多次改变钩码的数量，重复上述实验；

$\left(v\right)$用动滑轮质量不同的两个滑轮组吊相同的钩码，分别测机械效率；

$\left(\mathit{vi}\right)$分析测量结果，讨论影响机械效率的因素

回答以下问题：

（1）除了如图所示器材和弹簧测力计外，还需要的器材是　　。

（2）滑轮组机械效率的计算公式是 $\eta =$　　（用直接测得的物理量符号表示）。

（3）关于影响滑轮组机械效率的因素，该小组同学讨论后得到以下认识，你认为正确的有　　（填序号，可能不止一项正确）。

$A$．在相同情况下，摩擦越大，机械效率越小

$B$．在相同情况下，摩擦越大，机械效率越大

$C$．忽略摩擦，定滑轮质量相同，则机械效率相同

$D$．忽略摩擦，动滑轮质量相同，则机械效率相同

$E$．忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越大

$F$．忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越小

在日常生活和工农业生产中，提高机械效率有着重要的意义。提高机械效率，要从研究影响机械效率的因素出发，寻求办法。

（1）为了探究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮，利用图甲和图乙装置进行实验，并把数据整理记录在下表中。

实验 次数	滑轮 材质	钩码重 $G/N$	提升的高 度 $h/m$	有用功 $W_{\mathit{有用}}/J$	拉力 $F/N$	绳端移动 的距离 $s/m$	总功 $W_{总}/J$	机械效率。 $\eta$
1	铝	1	0.1	0.1	0.6	0.3	0.18	$56\%$
2	铝	2	0.1	0.2	1.0	0.3	0.3	$67\%$
3	铝	2	0.2	0.4	1.0	0.6	0.6	$67\%$
4	塑料	2	0.2	0.4	0.8	0.6	0.48	$83\%$
5	塑料	2	0.2	0.4	2.1	0.2	0.42	$95\%$

①比较1和2两次实验发现：在所用滑轮组一定时，提升的钩码　         　，机械效率越高。

②比较3和4两次实验发现：滑轮组的机械效率还与　        　有关。

③比较　       　两次实验发现：在所用滑轮组一定时，机械效率与提升钩码的高度无关。

④第5次实验室利用了图　         　的装置完成的，判断依据是　          　。

⑤利用图甲的装置，把重 $6N$的物体用 $2.5N$的拉力迅速拉起，滑轮组的机械效率为　      　。可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率。

（2）小明利用图丙装置实验发现：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用　      　的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。

（3）实验表明：额外功越小，总功越接近有用功：进一步推理得出：假设没有额外功，总功等于有用功；可见使用任何机械都　　       。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是　　        。

$A$、焦耳定律

$B$、牛顿第一定律

$C$、阿基米德原理

$D$、欧姆定律

物理实验兴趣小组间开展竞赛活动，甲组出题乙组用实验的方法解答。甲组用布帘将一个滑轮组遮蔽（如图），乙组同学通过测量：滑轮组下方所挂重物重力为 $G$，重物被匀速提升的高度为 $H$，乙组同学施加在滑轮组绕绳的自由端的拉力为 $F$，该自由端移动的距离为 $h$；通过3组实验（数据见下表）乙组同学探究出“布帘背后的秘密”。

实验次数	1	2	3
$G/N$	5.0	8.0	11.0
$F/N$	2.0	3.0	4.1
$H/\mathit{cm}$	10.0	15.0	20.0
$h/\mathit{cm}$	30.1	45.1	60.2

假设你是乙组成员请判断：动滑轮实际被使用的个数是　　（选填“一个”或“两个” $)$；滑轮组中所有动滑轮（及动滑轮间的连接物）总重力约为　　（选填“ $1N$”、“ $2N$”或“ $3N$” $)$；当提升重物重力为 $G=4.0N$时，该滑轮组的机械效率最接近　　（选填“ $80\%$”、“ $33\%$”或“ $25\%$” $)$；乙组同学发现实验数据不像“理想模型”那样完美，请你提出一条产生误差的原因：　　。

用如图所示的滑轮组提升重物时（忽略绳重及摩擦），下列做法能提高滑轮组机械效率的有（　　）

A．增加物体被提升的高度

B．减轻动滑轮的重力

C．改变绕法，增加承担重物的绳子的段数

D．增加物体的重力