實驗20測量滑輪組的機械效率（原卷版）在力學探究型實驗中，《測量滑輪組機械效率》是最為典型的實驗。通過測量滑輪組的機械效率，加深對機械效率的理解，同時準確理解有用功、額外功和總功，并對影響滑輪組機械效率的因素建立感性的認識。《測量滑輪組機械效率》雖然出現的概率不高，但此實驗同樣屬于必考實驗之一。所占分值一般在3-7分之間。該實驗應著重從實驗方法、實驗過程和實驗現象，得出的結論等方面入手，了解實驗的基本內容。由于考查的環節或是角度不同，考查的方式也就明顯不同，因此在平時的復習中，要盡可能的引導學生對每個知識點、每個環節要做到理解和掌握。新課程改革以來，各地中考命題中涉及不同版本教材外的物理探究實驗逐年在出新。但縱觀其考查內容，大都來源于學生生活實際、規律和和方法。所以學生只要抓住方法、應用得當，一般都能輕松解決。實驗探究-測量滑輪組的機械效率【實驗原理】【實驗設計】(1)組裝一個滑輪組，使用該滑輪組分別提起重力不同的物體，比較每次的機械效率；(2)換用較重的動滑輪，組裝和(1)相同的滑輪組，使用該滑輪組分別提起和(1)相同的重物，比較和(1)提起相同重物時的機械效率。【實驗器材】刻度尺、鉤碼、彈簧測力計、滑輪、長約2m的細繩、鐵架臺等。【實驗過程】(1)用彈簧測力計測出鉤碼所受的重力G并填入表格；(2)按照圖甲組裝滑輪組，分別記下鉤碼和繩端的位置；(3)如圖乙所示，勻速緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼升高，從彈簧測力計上讀出拉力F的值，用刻度尺測出鉤碼上升的高度h和繩端移動的距離s，將這三個量填入表格中；(4)利用公式計算出有用功W有、總功W總、機械效率η并填入表格中；(5)改變鉤碼的數量，重復上面的實驗（多次實驗，消除偶然因素）；(6)換用較重的動滑輪組成滑輪組，重復(2)~(5)步，將實驗數據記入表格。【實驗數據】實驗次數鉤碼所受的重力G/N提升高度h/m有用功W有/J拉力F/N繩端移動的距離s/m總功總J機械效率η271%0.60.7283%288%456%50.60.8471%479%【數據分析】(1)由1、2、3三次實驗可知，使用同一滑輪組，當提升重為1.5N的鉤碼時，它的機械效率是71%；當提升重為3N的鉤碼時，它的機械效率是83%；當提升重為4.5N的鉤碼時，它的機械效率是88%；可見，同一機械在不同做功過程中使用，其機械效率不同.同一滑輪組，提升的物體越重，其機械效率越高。(2)由1、4(2、5或3、6)兩次實驗可知，使用兩個動滑輪重量不同的滑輪組提升相同的鉤碼升高相同高度，做的有用功相同，動滑輪較重的所做的額外功多，機械效率低。【數據結論】(1)使用同一滑輪組提升重力不同的物體時，機械效率不同，被提升的物體越重，機械效率越高；(2)使用不同的滑輪組提升同一物體時，升高相同的高度，動滑輪較重的(或動滑輪多的)滑輪組的機械效率較低。《測量滑輪組機械效率》常考問題：1.測量過程中，物體應做什么運動：勻速直線運動；2.使用不同滑輪組提升同一物體時，影響機械效率的因素：動滑輪越重，機械效率越低；3.改進措施：（1）增加被提升物體的重力；（2）減輕動滑輪自重；（3）減小機構間的摩擦；4.機械效率的計算：利用機械效率的公式；5.改變鉤碼數量，進行多次測量的目的：多次測量，消除偶然因素；6.物體被提升的高度會影響滑輪組機械效率嗎：不會；7.彈簧測力計的使用與讀數：正確使用與讀取讀數；8.繩端移動的距離與物體移動距離的關系：h=ns。9.實驗中分別記下鉤碼和彈簧測力計的起始位置的目的是：便于測量釣碼和彈簧測力計移動的距離；10.實驗中，為什么要勻速緩慢拉動彈簧測力計：使彈簧測力計示數穩定，便于讀出拉力大小；11.同一滑輪組，改變鉤碼數量時，機械效率一樣嗎：不一樣；12.機械效率的大小與鉤碼重有什么關系：同一滑輪組，提升的鉤碼越重，機械效率越大；13.如果沒有刻度尺，能否測出滑輪組的機械效率：能。對于已經組裝好的滑輪，s=nh，則機城效率η=W有/W總=Gh/FS=Gh/Fnh=G/nF。因此，只要查出繩子的段教，即可算出滑輪組的機械效率，無需測量h和s的大小；14.若忽略繩重和摩擦，滑輪組的機械效率除了與提升的物重有關外，還與什么因素有關：動滑輪的重力。提升的物重一定時，動滑輪越重，機械效率越低；例如：提高滑輪組機械效率的方法：①增大提升物體的重力.②減小動滑輪自身的重力.③使轉動軸保持良好潤滑。15.滑輪組的機械效率有關因素：（1）被提物體的重量，G越大，機械效率越高；（2）滑輪自重，滑輪組如果越多，雖然省力但是無用功多，機械效率越小；（3）繩與滑輪之間的摩擦。A組（中考真題感知）1.（2023·綏化）如圖所示，在“測量滑輪組機械效率”的實驗中，利用甲、乙、丙三個實驗裝置進行實驗，測得的實驗數據如下表。（鉤碼規格相同、動滑輪個數越多重力越大）實驗次數鉤碼重力G/N提升高度h/m繩端拉力F/N繩端移動距離s/m機械效率η140.10.3283.3%380.12.00.580.0%（1）在實驗中，應沿豎直方向___________拉動彈簧測力計；（2）第一次實驗中，如圖所示，彈簧測力計的示數是______N，機械效率是________（精確到0.1%）；（3）由1、2兩次實驗數據可得出結論：___________；（4）由___________兩次實驗數據可得出結論：使用不同滑輪組提升相同重物，動滑輪越重，機械效率越低；（5）在第三次實驗操作的基礎上，如圖丁所示改變繩端拉力方向，測得的滑輪組機械效率將______。（選填“偏高”“偏低”或“不變”）2.（2023·懷化）提高機械效率能夠充分發揮機械設備的作用，一組同學在“測量滑輪組的機械效率”實驗中，實驗測得的數據如表所示。次數物體的重力提升的高度拉力繩端移動的距離機械效率120.110.366.7%71.4%3474.1%（1）實驗中應盡量豎直向上______（選填“勻速”或“加速”）拉動彈簧測力計；（2）計算出第3組實驗的有用功______J，機械效率是______（結果精確到0.1%）；（3）分析比較第1、2、3次實驗數據可以判定，使用同一個滑輪組提升物體時，被提升的物體越重，滑輪組的機械效率______（選填“越高”或“越低”或“不變”）；分析比較第3、4次實驗數據可得，機械效率與物體上升的高度______（選填“有關”或“無關”）。3.（2023·湘潭）用圖所示裝置測量滑輪組的機械效率，部分實驗數據如下表：實驗次數鉤碼重力G/N鉤碼上升高度h/cm拉力F/N繩子自由端移動距離s/cm機械效率η12.051.01566.7%24.051.81574.1%34.0101.83074.1%46.052.515（1）實驗過程中，緩慢豎直拉動彈簧測力計，使鉤碼向上做________運動。第1次實驗時，鉤碼上升的時間為3s，此過程中，繩子自由端上升的速度為________m/s；（2）第4次實驗時所做的有用功為________J，滑輪組的機械效率是________%；（3）分析1、2、4次實驗的數據可知，使用同一滑輪組提升重物時，重物重力越________（選填“大”或“小”），滑輪組的機械效率越高；分析2、3次實驗的數據可知，滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度________（選填“有關”或“無關”）；（4）用滑輪組提升重物時，下列選項中也可提高機械效率的是________。A．換用更輕的動滑輪B．加快提升物體的速度4.（2023·揚州）在學習了機械效率的相關知識后，課外研究小組有同學猜想：同一個機械的機械效率是不變的。為了驗證猜想，他們用如圖所示的滑輪組進行實驗，改變鉤碼個數，用彈簧測力計沿豎直方向拉著細繩，使鉤碼勻速向上運動，測得的數據如表1。表1實驗次數鉤碼重鉤碼上升的高度繩端拉力繩端移動距離有用功總功機械效率120.11.0066.70.30.4271.430.50.6675.8（1）分析表中的數據，他的猜想是__________（選填“正確”或“錯誤”）的；（2）實驗小組又進行了如下的探究：改變滑輪的個數組成不同的滑輪組，仍用彈簧測力計沿豎直方向向上勻速拉動細繩，測得的數據如表2；表2實驗次數動滑輪個數鉤碼重繩端拉力鉤碼上升的高度繩端移動距離有用功總功機械效率41.21.4483.3521.21.9262.5631.22.6445.5分析數據可知：物重相同，動滑輪個數越多越省力，但機械效率越__________。進一步分析還發現，當滑輪組越來越省力時，它的額外功越來越大，甚至會出現額外功__________有用功的情況，所以設計一個機械模型時，既要考慮省力，還要考慮__________；（3）根據表2中的數據，如果增加動滑輪個數繼續實驗，將會出現的困難是__________，你的改進方法是__________。5.（2023·棗莊）提高機械效率可以充分發揮機械設備的作用，對節能減排、提高經濟效益有重要的意義。某科技創新小組根據生活經驗和客觀事實，對影響滑輪組機械效率的因素作出如下猜想：猜想I：滑輪組的機械效率與物體被提升的高度有關猜想Ⅱ：滑輪組的機械效率與動滑輪的重力有關猜想Ⅲ：滑輪組的機械效率與所提物體的重力有關根據猜想，運用如圖甲、乙、丙所示的裝置進行了實驗探究，測得的實驗數據如下表所示。實驗次數鉤碼的重力G/N鉤碼上升高度h/m繩端拉力F/N繩端移動的距離S/m機械效率η120.10.900.374.1%240.11.500.388.9%3440.21.500.588.9%（1）實驗時應沿豎直方向__________緩慢向上拉動彈簧測力計；（2）分析表中數據可知：第3次實驗是利用了圖__________的裝置完成的，它的機械效率η=__________；（3）比較2、4兩次實驗數據，可驗證猜想I是__________（選填“正確”或“錯誤”）的；（4）通過比較__________（填實驗序號）兩次實驗數據得出結論：同一滑輪組提升重物時，物重越大，滑輪組的機械效率越高；（5）通過比較2、3兩次實驗數據可得出結論：不同滑輪組提升相同重物時，動滑輪越重，滑輪組的機械效率__________。6.（2020?湘潭）測量如圖所示滑輪組的機械效率，部分實驗數據如下表。實驗次數鉤碼重力G/N鉤碼上升高度h/cm拉力F/N繩端移動距離s/cm機械效率η11.051555.6%21.550.81532.051.01566.7%42.0101.03066.7%（1）實驗過程中，應緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼豎直向上做運動。第1次實驗時，彈簧測力計示數如圖所示，為N。（2）第2次實驗時所做的有用功為J，滑輪組的機械效率是。（3）分析1、2、3次實驗的數據可知，使用同一滑輪組提升重物時，重物重力越（選填“大”或“小”），滑輪組的機械效率越高；分析3、4次實驗的數據可知，滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度（選填“有關“或“無關”）。（4）結合生產生活實際，用滑輪組提升重物時，下列選項中也可提高機械效率的是。A．增大繩重B．減輕動滑輪重C．加快物體提升的速度7．（2020?長沙）某實驗小組用下圖的實驗裝置測量滑輪組的機械效率，部分實驗數據如表所示。（1）實驗中應盡量豎直向上拉動彈簧測力計；（2）第一次實驗中測得滑輪組的機械效率為%；（3）分析以上數據可知，使用同一個滑輪組提升重物時，被提升物體的重力越，滑輪組的機械效率越高。實驗次數物理量1234鉤碼重G物/N0.51.01.52.0鉤碼上升高度h/m0.1繩端拉力F/N0.9繩端移動距離s/m0.3機械效率η67%71%74%8．（2020?天津）在探究影響滑輪組機械效率的因素時，小明提出了如下猜想：猜想一：滑輪組機械效率與被提升物體所受的重力有關猜想二：滑輪組機械效率與動滑輪所受的重力有關為了驗證猜想，準備的器材如下：兩個相同的滑輪、一根細繩、鉤碼若干、刻度尺和彈簧測力計。小明把兩個滑輪分別作為定滑輪和動滑輪組裝成滑輪組，用該滑輪組提升不同數量的鉤碼進行了三次實驗，數據如表所示：實驗次數鉤碼所受的重力G/Ν提升高度h/m拉力F/Ν繩端移動的距離s/m機械效率η12.00.11.00.366.7%24.074.1%36.0請你解答如下問題：（1）表中第3次實驗時滑輪組的機械效率為；根據表中數據在圖中畫出該滑輪組的繞線方式；（2）分析表中數據可知：用同一滑輪組提升不同的物體，物體越重，滑輪組的機械效率（選填“越高”“越低”或“不變”）；（3）為了驗證猜想二，還需增加的實驗器材是。B組（限時針對訓練）1.課后延時服務社團活動中，“勇創”興趣小組計劃探究“影響滑輪組機械效率的因素”的實踐活動，提出如下科學猜想；猜想一：滑輪組機械效率可能與被提升物體的重力大小有關猜想二：滑輪組機械效率可能與被提升物體的高度有關現有實驗器材支架、細繩、輕質滑輪2個、彈簧測力計（量程合適）、規格2N的鉤碼多個，實驗裝置如圖所示；請你協助“勇創”興趣小組完成實驗；（1）除上述實驗器材，完成該實驗還需要的測量工具是______；（2）實驗數據記錄如下表：次數物體重力（N）物體上升的高度（cm）彈簧測力計的示數（N）繩子自由端移動的距離（cm）機械效率12101.03066.7524101.73036102.43083.3%①根據表格中的數據，第二次實驗時滑輪組的機械效率為______；②分析實驗數據可得出結論同一滑輪組，物體提升相同高度，______，機械效率越高；③若要驗證猜想二，你的關鍵操作是______。2.在“測量滑輪組的機械效率”的實驗中，實驗小組用如圖所示的裝置進行了實驗，實驗數據記錄如表所示，第三次實驗時的拉力如圖所示。實驗次數鉤碼所受的重力G/N鉤碼上升的高度h/cm拉力F/N繩自由端移動的距離s/cm機械效率η12100.83083.3%24101.530②3610①30*（1）實驗中應豎直向上___________拉動彈簧測力計使鉤碼上升；（2）表格中編號①的數據應為___________；編號②的數據應為___________；（3）比較實驗數據可得出的實驗結論是：使用同樣的滑輪組，提升的物體越重，滑輪組的機械效率越___________；（4）如果在第一次實驗時，忽略繩重和摩擦，可以計算出動滑輪的重力為___________N；（5）結合生產生活實際，用滑輪組提升重物時，下列選項中也可提高機械效率的是___________。A．增大繩重B．減輕動滑輪重C．加快物體提升的速度3.某實驗小組在測滑輪組機械效率的實驗中得到的數據如表所示，實驗裝置如圖所示：實驗次數123鉤碼重G/N446鉤碼上升高度h/m繩端拉力F/N繩端移動距離s/m機械效率74%83%（1）第2次實驗中測得的機械效率為__________；（2）通過表中數據可分析出第2次實驗是用__________（填“甲”、“乙”）圖做的實驗；（3）比較1和2兩次的實驗數據，可以看出滑輪組的機械效率與__________有關；（4）若將甲圖中的滑輪組換一種繞繩方法，請在圖丙中畫出繩子的繞法__________；通過實驗可知，滑輪組的機械效率與繩子的繞法__________（選填“有關”、“無關”）。4.在“測量滑輪組的機械效率”實驗中，小明用如圖所示的同一滑輪組提升不同鉤碼的方法，分別做了甲、乙、丙3次實驗，實驗數據記錄如表：實驗次數鉤碼的重力G/N鉤碼提升高度h/m拉力F/N繩端移動距離s/m機械效率η%甲20.051.00.1566.7乙40.051.70.1578.4丙60.05①0.15②（1）實驗中要豎直向上________拉動彈簧測為計，使鉤碼升高；（2）表格中編號②處數據應為________；（3）分析以上實驗數據可以得出結論：同一滑輪組的機械效率主要與________有關；若想提高滑輪組的機械效率，請列舉一條改良措施：________；（4）若使用此滑輪組將同一物體提升不同的高度，滑輪組的機械效率________，（選填“變大”“變小”或“不變”）。5.生活和生產中，提高機械效率有著重要的意義。（1）為了探究影響機械效率的因素，小輝選取了大小相同的滑輪，利用圖甲和圖乙裝置進行實驗，并把數據記錄在下表中。①比較1和2兩次實驗發現：在所用滑輪組一定時，提升的鉤碼___________，機械效率越高。②比較___________兩次實驗發現：在所用滑輪組一定時，機械效率與提升鉤碼的高度無關。③第5次實驗是利用圖___________的裝置完成的。④利用圖甲的裝置，把重6N的物體用2.5N的拉力勻速拉起，滑輪組的機械效率為___________。可見如果沒有刻度尺，只有測力計，也可以測量出滑輪組的機械效率。實驗次數滑輪材質鉤碼重G/N提升的高度h/m有用功W有用/J拉力F/N繩端移動的距離s/m總功W總/J機械效率η1鋁0.30.1856%2鋁0.30.367%3鋁0.60.667%4塑料0.60.4883%5塑料0.20.4295%（2）實驗表明：額外功越小，總功越接近有用功：進一步推理得出：假如沒有額外功，總功等于有用功；可見使用任何機械都不省功。你所學物理知識中運用了這種研究方法得出的物理規律是___________。6.某小組在“測滑輪組機械效率的實驗”中，利用如圖所示的實驗裝置甲乙丙測量，數據如圖表所示，實驗中使用的每個動滑輪的大小、重量均相同。實驗裝置物塊重量G/N物塊上升高度h/m繩端拉力F/N繩端移動距離s/m機械效率甲74%乙74%丙（1）實驗中應沿豎直方向拉動彈簧測力計，使鉤碼上升；（2）請將表中的數據填寫完整；（3）通過（選填“甲和乙”、“乙和丙”或“甲和丙”）兩次實驗得到滑輪組的機械效率與繩的繞法無關；（4）通過乙和丙兩次實驗得到滑輪組的機械效率與有關，其關系是；（5）在分析實驗數據過程中發現，有兩個小組，他們所用的動滑輪個數以及繩的長短及繞法都相同，提升的物重也相同，但測得機械效率卻不同。忽略讀數等誤差的影響，其原因可能是影響了測量結果，所以在生活中我們經常給各種機械，來提高它的機械效率；（6）在最后交流環節，某同學根據實驗的結論認為滑輪組的機械效率還與動滑輪的重有關，其關系為：在其它情況相同時，用同樣大小形狀、不同重量的動滑輪（相同的個數）提升同一重物，動滑輪越重，機械效率越低。這種說法正確嗎？7.某實驗小組在測滑輪組機械效率的實驗中得到的數據如表所示，實驗裝置如圖所示。（1）實驗中應沿豎直方向______拉動彈簧測力計使鉤碼上升。實驗中若缺少刻度尺______（“能”或“不能”）完成實驗；物理量實驗次數123鉤碼重446鉤碼上升高度繩端拉力繩端移動距離機械效率（2）通過表中數據可分析出第2次實驗是用______（選填“甲”或“乙”）圖所示裝置做的實驗，若不計繩重和摩擦，這組滑輪組的動滑輪總重為______N；（3）通過第1次實驗和第2次實驗的數據分析可得出結論：使用不同的