初中物理杠杆机械效率的测量实验实验题

在“探究斜面的机械效率”实验中，小明猜想斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关，小聪猜想可能跟斜面的倾斜程度有关。如图是他们设计的实验装置，下表是其中一位同学在其它条件一定时的实验数据。

⑴先将表格内空白处填充完整（保留一位小数）。再分析表中数据可得该实验是探究__________（选填“小明”或“小聪”）的猜想，结论是：在其它条件一定时，斜面___________，机械效率越高。

⑵另一位同学为探究自己的猜想，设计了如下步骤：
①把一块长木板的一端垫高，构成一个斜面。
②用弹簧测力计沿斜面把一木块________拉上去，进行相关测量，计算出斜面的机械效率。
③保持斜面的_______不变，改变斜面的_______，再进行相关测量，并计算出斜面的机械效率。
④比较两次机械效率的大小，即可验证猜想是否正确。

实验桌上有带横杆的铁架台、刻度尺、弹簧测力计、细绳，另外还有钩码一盒，质量不等的滑轮2个，滑轮的轮与轴之间的摩擦很小，可忽略不计。请选用上述实验器材证明：动滑轮的机械效率与动滑轮所受重力有关。
（1）写出实验步骤；
（2）画出实验数据记录表格。

在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，小红用如图所示的滑轮组分别做了三次实验，第一次使用塑料滑轮，第二次使用铝制滑轮，第三次使用铁制滑轮，实验数据记录如下表：

实验 次数	物重 G/N	物体上升的距离h/cm	弹簧测力计的读数F/N	弹簧测力计上升的距离s/cm	机械 效率η
1	3	10	1.6	30	62.5%
2	3	10	2	30	50%
3	3	10	2.5	30

（1）在实验操作中应竖直向上         拉动弹簧测力计。
（2）在表中的空格处填上第三次实验的机械效率。
（3）从实验数据分析可知：提升同一物体，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越        。

在“再探动滑轮”的活动中，小明用如图所示的动滑轮提升钩码，改变钩码的数量，在正确操作的情况下，测得的实验数据如下

实验序号	钩码重G/N	拉力F/N	钩码上升高度h/cm	绳端移动距离S/cm
①	1.0	0.7	10	20
②	2.0	1.2	10	20
③	3.0	1.7	10	20

（1）实验时，用手竖直向上      拉动弹簧测力计，读出测力计的示数．
（2）分析表中数据发现，使用动滑轮提升物体时，拉力不等于物体重力的一半，而是大于物体重力的一半，其主要原因是      ．
（3）第①次实验中，拉力所做的有用功是      J，总功是      J，动滑轮的机械效率为      ．
（4）由表中实验数据计算推知，同一动滑轮，所提升物重增大，机械效率将      （选填“增大”、“减小”或“不变”）．

某兴趣小组学习机械效率知识后，为“探究动滑轮和定滑轮的机械效率”，设计了如下实验探究过程：先用弹簧测力计测出物体的重G，按如图所示组装好器材。拉动弹簧测力计，使物体匀速上升，用刻度尺．分别测出物体上升的高度h和测力计移动的距离s，在物体静止时读出拉力的大小F。
（1）以上操作过程中存在一处错误是_____________________，        
正确的操作方法是___________________
（2）改正错误后，正确操作得到的实验数据如表：

滑轮	物体重G/N	物体上升的高度h/cm	测力计的示数F/N	测力计移动的距离s/cm
甲	1	20	1.1	20
乙	1	20	0.6	40

比较测力计示数的大小，可知使用动滑轮的好处是_______________；在提升重物的过程中，如果要同时兼顾定滑轮和动滑轮的好处，应选择__________。
（3）使用动滑轮所做的有用功是___________J，动滑轮的机械效率是_______.比较定滑轮和动滑轮的机械效率，两种滑轮的机械效率不同的原因是_____________________.

某同学在“探究动滑轮”的实验中，实验数据填在下表中：

（1）弹簧测力计应沿竖直方向     提升钩码；
（2）分析比较表格中   （用物理量的符号表示）两个物理量大小，可知使用动滑轮可以省力；
（3）请把表格中的空白处数据填写完整；
（4）分析数据还可以发现动滑轮的机械效率与     有关．

小明要进行“测滑轮组机械效率”的实验。
（1）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。
（a）第2次实验中，机械效率是               。
（b）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            。
(c)第3次实验中动滑轮个数比第2次实验多，动滑轮自重增大，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。
(2)若两次实验中的动滑轮重相同，提起的钩码重也相同，测出的滑轮机械效率却不同，原因不可能是(    )

A．滑轮和轮与轴间的摩擦力大小不同	B．测拉力时没有使测力计匀速上升
C．测拉力时拉力的方向没有竖直向上	D．钩码被提升的高度不同

物理活动课上，同学们骑自行车经过一个斜坡，小明沿直线奔向坡顶，小红则沿着“S”形路线骑向坡顶，到达坡顶时两人颇有思考地一番对话，如图所示．

（1）为了验证小明的说法，他们设计实验测量斜面的机械效率：
①如图2所示，选用的器材有长木板、木块1、木块2各一个，还需要的测量工具是    和    ．
②在实验过程中应沿斜面拉动木块1做    运动．
③他们进行了甲、乙、丙三次操作：以上三次操作过程，能验证小明说法的两次操作是    （选填“甲、乙”或“甲、丙”或“乙、丙”）．
④如果小明的说法正确，你选择的两次操作中机械效率的大小关系是   （甲、乙、丙的机械效率分别用η_甲、η_乙、η_丙表示）．

（2）小红的做法所依据的物理知识在实际中还有什么应用，请举出一例：    ．

小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时竖直向上拉动杠杆，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。（支点和杠杆的摩擦不计）问：

（1）重为 $5N$的钩码挂在 $A$点时，人的拉力 $F$为 $4N$，钩码上升 $0.3m$时，动力作用点 $C$上升 $0.5m$，此时机械效率 ${\eta }_1$为多大？

（2）小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，将钩码移到 $B$点，再次缓慢提升杠杆使动力作用点 $C$仍然上升 $0.5m$。问：人的拉力 $F$与第一次相比　变小　（选填“变大”“变小”或“不变” $)$。比较此时的机械效率 ${\eta }_2$与 ${\eta }_1$的大小并用学过的知识给以推导。

如图是小明同学斜面机械效率跟什么因素有关的实验装置．
实验时他用弹簧测力计拉着同一物块沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动．实验的部分数据如下：

实验次数	斜面的倾斜程度	物块重量G/N	斜面高度h/m	沿斜面拉力F/N	斜面长S/m	机械效率
1	较缓	10	0.1	5.0	1
2	较陡	10	0.3	6.7	1	45%
3	最陡	10	0.5	8.4	1	60%

（1）小明探究的是斜面的机械效率跟      的关系．在第1次实验中，斜面的机械效率为      ，物块和斜面的内能增加了约      J．
（2）分析表格中数据可以得出结论：在斜面粗糙程度相同时，斜面越陡，机械效率越      ．若要探究斜面机械效率跟斜面的粗糙程度的关系，应保持      不变．

在“测滑轮组机械效率”的实验中，小强按正确方法操作，如图是他实验中的情景，下表是他记录的一组数据.

（1）由表中数据可计算出，滑轮组对钩码做的有用功为_______J,
人做的总功为______J.
（2）对以上两个计算结果进行比较，其不合理之处是                     ；结合测力计放大图，可知小强的错误是                  .
（3）在该次实验中，所测滑轮组的机械效率应该是            .（保留1位小数）

用图示装置探究“斜面机械效率”，沿斜面拉动物体做匀速直线运动.
实验记录如下表．


(1)第2次实验的机械效率为_______%．
(2)由实验可得初步结论：斜面倾斜程度相同时，_______越小，机械效率越大．
(3)第1次实验中，木块所受摩擦力为_______N．

在“探究哪些因素影响滑轮组的机械效率”的实验中，某小组利用如图所示装置匀速提升钩码，测得了四组数据，如表所示．

实验次数	两个	钩码共重G/N	钩码上升的高度h/cm	测力计的示数F/N	测力计移动的距离s/cm
1	3	4	1.2	12
2	3	6	1.2	18
3	3	8	1.2	27
4	3	10	1.2	30

（1）实验时，应      拉动弹簧测力计，使钩码匀速升高．
（2）前三次实验中，第      次实验数据明显出现错误，应当剔除．
（3）第四次实验中，有用功是      J，滑轮组的机械效率为      %．若仅增加钩码的个数，该滑轮组的机械效率将      （选填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）根据以上信息，可以判断出该小组设计这四次实验的目的是为了探究滑轮组的机械效率与      是否有关．

在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示），实验数据记录如下表。

次数	钩码重/N	钩码上升 距离/cm	弹簧测力计 示数/N	弹簧测力计 上升距离/cm	机械效率
1	2	10	0.8	30	83.3%
2	4	10	1.5	30
3	6	10		30	90.9 %

 
（1）第2次实验中滑轮组的机械效率为        （结果保留一位小数）
（2）第3次实验中，弹簧测力计的示数漏填，由图丙可知，弹簧测力计示数为       N。
（3）分析数据可得结论，是由同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率      （选填“高”或“低”）。
（4）根据实验结论推测，使用该滑轮组再次将重8N的物体匀速提升10cm，此时滑轮组的机械效率可能为       （只填序号）
A.71.6%                    B. 82.4%                   C. 92.1%

在“探究滑轮组的机械效率”时，小明利用两组滑轮组进行了5次测量，用一个动滑轮和一个定滑轮测定前4组数据，用二个动滑轮和二个定滑轮得第5组数据，测得数据如表：

实验次数	动滑轮重G动/N	物重G/N	钩码上升高度h/m	动力F/N	动力作用点移动距离s/m	滑轮组的机械效率η/%
1	0.5	1	0.1	0.7	0.3	47.6
2	0.5	1	0.2	0.7	0.6	47.6
3	0.5	2	0.1	1.1	0.3	60.6
4	0.5	4	0.1	2	0.3	①
5	1	4	0.1	②	0.5

（1）请根据前四组数据，在图甲中画出实验中滑轮组的绕绳方法．
（2）实验中应沿竖直方向　 　拉动弹簧测力计．
（3）表格中变化①处数据应为　 　；根据图乙中弹簧测力计可知编号②数据应为　　N．
（4）由表中第1、2组数据可知，同一滑轮组的机械效率与　        　无关．
（5）由表中第3、4组数据可知，同一滑轮组的机械效率与摩擦和　    　有关．
（6）有的同学认为：“机械越省力，它的机械效率越高”．你认为这句话是　 　的（填“正确”或“错误”）．你是用小明收集的数据中　 　两组数据对比分析来判断的．