题目内容
【题目】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 η |
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,提升的钩码重力越大,机械效率越_____。
②比较3和4两次实验发现:在提升物体一定时,滑轮组的机械效率还与_____有关。
③比较2和3两次实验发现:在所用滑轮组一定时,机械效率与提升钩码的高度_____。
④第5次实验室利用了图乙的装置完成的,判断依据是_____。
⑤利用图甲的装置,把重20N的物体用8N的拉力匀速拉起,滑轮组的机械效率为_____(计算结果精确到0.1)。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:
①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。
②物体的重力为10N,,用沿斜面向上的4N的拉力匀速拉到高处,斜面长1.2m,高0.3m。则斜面的机械效率为_____,物体在斜面匀速运动到高处中受到的摩擦力大小为_____N。
(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不省功。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
【答案】高 动滑轮的重力 无关 使用定滑轮时,既不省力也不费距离 83.3% 减小接触面的粗糙程度 62.5% 1.5N B
【解析】
(1)[1]比较1和2两次实验,使用同一组滑轮组,第2次实验钩码的重力大,机械效率也更高。
[2]比较3和4两次实验,提升的钩码重力一定时,使用塑料材质的滑轮,机械效率更大,由此得出在提升物体一定时,滑轮组的机械效率还与动滑轮的重力有关。
[3]比较2和3两次实验发现,在所用滑轮组一定时,钩码改变提升的高度,机械效率相等,由此得出在所用滑轮组一定时,机械效率与提升钩码的高度无关。
[4]第五次实验,钩码的重力约等于绳子的拉力,提升的高度等于绳端移动的距离,既不省力也不费距离,故使用的是图乙中的定滑轮。
[5]绳子的股数n=3,把重20N的物体用8N的拉力匀速拉起,滑轮组的机械效率
(2)[6]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,可以采用减小接触面的粗糙程度的方法减小摩擦,从而提高斜面的机械效率。
[7]斜面的机械效率
[8]额外力做功
物体在斜面匀速运动到高处中受到的摩擦力大小
(3)[9]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不省功,采用了理想化推理法。ACD可通过实验直接验证,B不能实验直接验证,是在实验的基础上推理得出的。