初中物理杠杆机械效率的测量实验实验题

小芳同学设计了一个高度可调节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，如右图所示。她首先测出小车重，然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车，调节斜面斜角θ的大小多次测量，得到下表所示的数据：

斜面 倾斜角θ	小车重G/N	斜面高 h/m	斜面长	拉力 F/N	有用功 W有/J	总功 W总/J	机械效率η
12°	5	0.2	1	2.1		2.1	48%
30°	5	0.5	1	3.6	2.5		69%
45°	5	0.7	1	4.3	3.5	4.3

⑴请你替小芳在上表中的空格处填上适当的数据。
⑵分析上表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角θ越       ，斜面越省力，斜面的机械效率越          。
⑶实验过程中拉力的方向应与斜面          。
⑷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              ,这种研究问题的方法我们称之为            法。

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次实验的滑轮组分别如图中的甲、乙、丙所示。

次数	钩码重量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）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_________。
（2）第3次实验中所做的有用功是_________J，机械效率是_________（保留一位小数）。
（3）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：组的机械效率与动滑轮自重大小_________（“有关”、“无关”）
（4）综合上述结论，提高机械效率的方法有_________（答出一个即可）。

如图 是实验组小明同学测定滑轮组机械效率的实验装置，实验中测量的有关数据如下表所示：

次数	钩码重G／N	钩码上升的高度h／m	拉力F／N	细线自由端移动的距离s／m	机械效率η/%
1	2.0	0.03	1.6	0.06
2	3.0	0.05		0.1	75

⑴请你根据表中数据在图中画出实验时滑轮组的绕线情况，并填好表中空格。
⑵若提升的钩码重增加到6N，则该滑轮组的机械效率将          （填“变大”、“变小”或“不变”）。
⑶小明在实验过程中，应当        向下拉动弹簧测力计，才能通过弹簧测力计准确读出拉力的大小。
⑷小东同学通过滑轮组力的关系，算出动滑轮的重力是    N；他发现与滑轮组的真实值不相符，原因是                    。

下图是小明同学探究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：

⑴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（不计空气吸热）。
⑵分析表格中数据可以得出结论：                             。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。

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η
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％

 

在“测定动滑轮机械效率”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，实验数据如下：


（1）实验时，用手         拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下的钩码缓缓上升．
（2）第①次实验时测得动滑轮的机械效率为         ．
（3）第③次实验时，钩码上升的速度为0.05m/s，则拉力的功率为         W.
（4）由表中实验数据分析可知，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．

如图是某一学习小组探究“斜面的机械效率”实验装置及实验数据记录表：

斜面的倾斜程度	物块重（N）	斜面高 （m）	沿斜面拉力（N）	斜面长 （m）	机械 效率
较缓	10	0.1	5.0	1	20%
较陡	10	0.3	6.7	1	45%
最陡	10	0.5	8.4	1	60%

（1）沿斜面拉动木块时，为使测力计的示数稳定，应尽量使木块做     运动．
（2）比较表中“物块重”和“     ”两栏对应的数据，可知斜面是一种     （选填“省力”或“费力”）的简单机械．
（3）本实验研究了     对斜面机械效率的影响，其影响规律是     ．
（4）分析第1次实验的数据可知，斜面的有用功为     J，总功为     J，斜面对物体摩擦力为     N．

小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如下表：

物理量 实验次数	钩码总重G/N	钩码上升的高度h/m	测力计数F/N	测力计移动距离s/ m	机械效率h
1	4	0.1	1.8	0.3
2	6	0.1	2.4	0.3	83%
3	4	0.1	1.4	0.5	57%
4	4	0.2	1.4	1.0	57%

（1）在实验中，测绳端拉力F 时，应尽量竖直向上______拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数。

（2）第1次实验测得的机械效率为______。（结果保留整数）
（3）分析表中数据可知：第2次实验是用______图做的。（选填“a”、“b”或“c”）
（4）分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组，______可以提高滑轮组的机械效率；分析第1、3次实验数据可知：使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率______。（选填变大、变小或不变）
（5）分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度______。（选填“有关”或“无关”）

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。

在 “探究动滑轮的机械效率”时，某小组利用自重不同的两个动滑轮进行了如图所示的三次测量，数据记录如下：

实验 序号	钩码 重/N	动滑轮 重/N	拉力/N	钩码上升的高度/m	测力计移动 的距离/m	有用功/J	总功 /J	机械效率 /%
①	4	0.5	2.3	0.2	0.4	0.8	0.92	87.0
②	4	0.9	2.5	0.2	0.4	0.8	1.0	80.0
③	6	0.5	3.3	0.2	0.4	（a）	（b）	（c）

 
（1）完成表格中第3次数据（a）（b）（c）处的计算，填在下面的横线上：（a）   _ ； （b）_   ； （c）_   ．
（2）通过比较  _ 两次实验数据（选填实验序号），可知动滑轮的机械效率与动滑轮的自重  _ （选填“有关” 或“无关”）．
（3）小明认为“同一个机械，它的机械效率是一个定值”，通过比较  _ 两次实验数据（选填实验序号），可知他的观点是  _ 的（选填“正确” 或“错误”）．

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，用较轻的滑轮组成的滑轮组测定前4组数据，换用一个更重的动滑轮组成滑轮组测得第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	绳端移动距离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	0.3	55.6

（1）实验中应沿     方向     拉动弹簧测力计，使钩码缓缓上升．
（2）表格中变化①处数据应为     ；根据图中弹簧测力计可知编号②数据应为     N．

（3）由表中第1、2组数据可知，同一滑轮组的机械效率与     无关．
（4）比较第1、3次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，重物越重，机械效率     （选填“越高”、“不变”或“越低”）．
（5）比较第     次实验数据可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低．
（6）分析表格中第2组数据可知，此时滑轮组克服绳重及摩擦做的那部分额外功为     J．

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。

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）这个实验使用的测量工具是     和弹簧测力计．
（2）在实验操作中应竖直向上     拉动弹簧测力计．
（3）在表中的空格处上第三次实验的机械效率为     ．
（4）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     ．
（5）若不计绳重与摩擦，用图所示铝制滑轮装置提起5N的物体时，测力计的读数为3N，则铝制滑轮的重力
是     N；若用此装置提起8N的物体，测力计的读数是     N．

在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组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3组实验，实验数据记录如下：

次　数 钩码重/N 钩码上升 的距离/cm 弹簧测力计 的示数/N 弹簧测力计 上升的距离/cm 机械效率 第1次 2 5 1 15 66.7% 第2次 4 5 1.7 15 \ 第3次 6 5 \ 15 83.3%

 

（1）在实验操作中应该使钩码     （选填“快速”或“缓慢”）上升；
（2）进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为        （保留三位有效数字）；
（3）进行第3次测量时，弹簧测力计示数为     N，滑轮组做的有用功是     J；
（4）分析实验数据，实验小组得出的实验结论是：滑轮组的机械效率与     有关。

物理兴趣小组在测量滑轮组机械效率实验中，利用如图所示的滑轮组进行了4次测量，测得数据如下表所示．

次数	钩码所受的重力G/N	钩码提升高度h/m	拉力F/N	绳端移动距离s/m	机械效率η
1	1	0.1	0.7	0.3	47.6%
2	1	0.2	0.7	0.6	47.6%
3	2	0.1	1.1	0.3	60.6%
4	4	0.1	2.0	0.3

（1）实验中应竖直向上   拉动弹簧测力计。
（2）第4次实验测得的机械效率为         %。
（3）比较           两次实验，小组同学发现：同一滑轮组的机械效率与重物被提升高度无关：比较第3、4次实验数据可知，同一滑轮组，          越大，机械效率越高，第4次拉力做的额外功与第3次相比 （选填“增大”、“减小”或“不变”），由此可见机械效率提高的原因是             ．