探究机械效率大小的实验装置

❶ 某实验小组探究影响滑轮组机械效率的因素的实验装置如图所示，实验数据如下表．

（1）实验中要具体测量物体提升的高度与绳端移动的距离，因此还需增加专刻度尺； （2）当匀属速拉动弹簧测力计时，其示数才与绳子拉测力计的力大小相等，因此，需匀速拉动； （3）实验1、2中提升物重相同，动滑轮的个数不同，这样额外功不同，机械效率便不同，因此说明：滑轮组的机械效率与动滑轮的总重有关； 实验1、3中滑轮组相同，提升的重物不同，机械效率不同，因此说明：滑轮组的机械效率与提起物体的重力有关． 故答案为：（1）刻度尺；（2）匀速；（3）动滑轮的总重；提起物体的重．

❷ 如图所示是小华同学探究滑轮组的机械效率的实验装置，实验数据如下表： 实验次数 钩码重G/N 钩

（1）实验时，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下的物体缓慢上升专；
（2）由属图示滑轮组可知，滑轮组承重绳子的有效股数n=3，第3次测量中，
弹簧测力计移动的距离s=nh=3×20cm=60cm；由表中实验数据可知，滑轮组效率：
η=

W有

W总

×100%=

Gh

Fs

×100%=

2N×0.2m

0.75N×0.6m

×100%≈88.9%；
（3）由表中第1、2两次实验的实验数据可知，滑轮组相同而提升钩码的重力不同，滑轮组机械效率不同，钩码重力越大，滑轮组效率越高，由此可得：使用同一滑轮组，提升重物的重力越大，滑轮组效率越高；
（4）提升重物的重力大小、动滑轮的重力、摩擦力等都会影响滑轮组的效率．
故答案为：（1）匀速；（2）60；88.9%；（3）使用同一滑轮组，提升重物的重力越大，滑轮组效率越高；（4）动滑轮重力．

❸ 下图是探究斜面的机械效率跟什么因素有关的实验装置

解答：

解：（1）由表中数据可见需要测量的物理量有四个：物块的重力、专沿斜面的拉属力、物块上升的高度、物块移动的距离，其中前两个由弹簧测力计完成，后两个由刻度尺来完成测量，因此还需要补充的器材是：刻度尺．

（2）①分析实验1、2，接触面的粗糙程度、物块重相同，斜面的倾斜程度不同，机械效率不同，研究的是斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系（有关）；

分析实验2、3，斜面的倾斜程度、接触面的粗糙程度相同，物块重不同，机械效率相同，研究的是斜面的机械效率与物块重的关系（无关）；

分析实验3、4，斜面的倾斜程度、物块重相同，接触面的粗糙程度不同，机械效率不同，研究的是斜面的机械效率与接触面粗糙程度的关系；

由此可见斜面的机械效率与接触面粗糙程度、物块重斜面、倾斜程度的关系．

故答案为：（1）刻度尺；（2）①接触面粗糙程度；物块重斜面；倾斜程度；②71%．

点评：

本题为斜面机械效率的测量实验，考查了测量工具的选择、机械效率的计算、影响机械效率大小的因素，利用好控制变量法分析是本题的关键．

❹ 如图是小明同学做“探究斜面的机械效率”的实验装置．（1）请计算斜面坡度为60°时的机械效率．（2）请你

（1）W_有=Gh=0.5N×0.28m=0.14J；
W_总=Fs=0.45N×0.4m=0.18J；
η=

W有

W总

=

0.14J

0.18J

×100%=77.8%．
（2）由表中数据知，斜面的粗糙程度、物重、斜面长不变，斜面越缓，拉力越小，机械效率越低．反之，拉力越大，机械效率越高；
（3）由（2）中的分析可知楼梯越缓，上楼所用的力越小．
故答案为：
（1）77.8；
（2）缓，高；
（3）缓．

❺ 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

（1）照图那样安装好斜面，将小车放在斜面上。用弹簧秤缓慢地把小回车拉上斜面，答记下弹簧秤的示数F，测出小车沿斜面通过的距离L，用弹簧秤称得小车重G，并测出小车上升的高度h，算出斜面的效率η1＝Gh／FL。
（2）把小车翻过来（轮子朝上）放在斜面上，重复上述实验，根据实验数据算出此时斜面效率η2。
（3）增大斜面的倾角，小车仍翻着放在斜面上重复实验，算出斜面效率η3。
比较η1、η2、η3的大小，可知η1＞η2，η2＜η3。分析实验结果可得：斜面的效率主要受斜面和小车间的摩擦的影响，在（1）中由于轮子和斜面间的滚动摩擦小，必需做的额外功少，效率就高。在（3）中，当倾角增大，车对斜面的压力减小，从而摩擦也减小，因此效率比（2）时高。比较操作（2）、（3）中的F及η的大小，可知斜面越省力其效率不一定越高。

❻ 回顾实验和探究：测量斜面机械效率的实验装置如图（1）实验所用的测量工具______和______．（2）下表为某

（1）实验所用的测量工具弹簧测力计和刻度尺．
（2）①由表中第三组实验数据可知，有用功W=Gh=3N×0.1m=0.3J，
总功W_总=Fs=2.5N×0.2m=0.5J；斜面的机械效率η=

W

W总

=

0.3J

0.5J

=60%，
实验数据如下表所示．

接触面	粗糙程度	物重/N	斜面高度/m	斜面长/m	拉力/N	机械效率
木板面	光滑	6	0.1	0.2	4	75%
木板面	光滑	3	0.1	0.2	2	75%
毛巾面	粗糙	3	0.1	0.2	2.5	60%

②a、由表中前两次实验数据可知，同一斜面，物体的重力不同，斜面的机械效率相同，
由此可知，同一斜面的机械效率大小与重物的重力无关．
b、由后两次实验的实验数据可知，在斜面的高度和长度一定时，斜面越粗糙，机械效率越低；
综合分析可知：在斜面高度和长度一定时，斜面的机械效率与物体的重力无关，与斜面的粗糙程度有关，斜面越粗糙，机械效率越低．
故答案为：（1）弹簧测力计；刻度尺；（2）①实验数据如上表所示；②在斜面高度和长度一定时，斜面的机械效率与物体的重力无关，与斜面的粗糙程度有关，斜面越粗糙，机械效率越低；a、无关；b、低．

❼ 如图所示是某一学习小组探究“斜面的机械效率”的实验装置及实验数据记录表： 斜面的倾斜程度 物

（1）沿斜面拉动木块时，为使测力计的示数稳定，应尽量使木块做匀速直线回运动．
（2）比较表中“答物块重”和“沿斜面的拉力”两栏对应的数据，由实验数据可知，在同一次实验中，拉力总是小于重力，由此可知斜面是一种省力的简单机械．
（3）由表中实验数据可知，实验控制了斜面长度不变而高度不断变化，斜面的倾斜程度不断变化，实验研究的是斜面成像程度对斜面机械效率的影响，由表中实验数据可知：在物体重力与斜面长度不变时，斜面倾斜程度越大，斜面机械效率越高．
（4）由表中第2组实验数据可知，W_总=Fs=6.7N×1m=6.7J，
W_有用=Gh=10N×0.3m=3J，额外功：W_额=W_总-W_有用=6.7J-3J=3.7J，
∵W_额=fs，
∴摩擦力f=

W额

s

=

3.7J

1m

=3.7N．
故答案为：（1）匀速直线；（2）沿斜面拉力；省力；（3）斜面倾斜程度；在物体重力与斜面长度不变时，斜面倾斜程度越大，斜面机械效率越高．（4）3.7．

❽ 如图为“探究滑轮组机械效率”的实验装置，钩码总重6N，弹簧测力计竖直向上匀速拉动细绳时的示数如图所示

（1）2.4N； （2）0.24W； 83％ （3） ①减少动滑轮重； ②增加钩码个数； ③减少机械摩擦。 （任选两个即可）

❾ 如图所示是一学习小组探究“斜面的机械效率”的实验装置，下表是该组同学记录的部分实验数据． 实

（1）第制二次实验中做的总功为：W_总=Fs=4N×1m=4J，所以机械效率为：η=

W有用

W总

=

2J

4J

=50%；
第三次实验中做的总功为：W_总=Fs=5N×1m=5J，所以机械效率为：η=

W有用

W总

=

3J

5J

=60%．
（2）在三次实验中，木块的重力都是10N，其中斜面较缓时，用的拉力最小，说明此时最省力．
（3）分析表中数据可知，机械效率最大是60%，是斜面最陡时的机械效率．
（4）再进行一次对比实验4，比如和实验1对比，除了改变斜面的光滑程度之外，其他的物理量和斜面倾角都不变，根据测量数据算出实验4的机械效率，进行对比即可．
故答案为：（1）50%，60%；（2）越平缓；（3）最陡；
（4）只改变斜面的光滑程度，保持在实验1（或2、3）中的物理量及斜面倾斜程度不变，根据测量数据比较实验4与实验1（或2、3）的机械效率大小．

❿ 如图所示，为“测滑轮组的机械效率”的实验装置，小红同学进行了两次实验探究，得到如下两组数据．

（1）由图可知：n=3
由表格数据可知：
η₁=

G1

nF1

=

1.0N

3×0.50N

≈66.7%，η₂=

G2

nF2

=

2.0N

3×0.67N

≈99.5%
（2）在探究测滑轮组的机械效率的实验中版，要考虑权动滑轮的重、绳重和摩擦，
所以拉力的大小要大于

1

3

G，而第二组数据中的拉力和

1

3

G相等，故测量数据错误．
故答案为：（1）66.7；99.5；（2）测力计的示数错误．因为机械效率太大，可能是测力计示数偏小了．