题目内容
【题目】在“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中,小明用同一滑轮组进行了三次实验,实验数据如下表:
实验序号 | 物重G/N | 物体上升的高度h/m | 拉力F/N | 机械效率η |
① | 2 | 0.20 | 1.0 | 66.7% |
② | 3 | 0.30 | ||
③ | 6 | 0.40 | 2.5 | 80% |
(1)实验中应竖直向上_____拉动弹簧测力计,使物体缓缓上升,第3次实验中绳子自由端移动的距离为_____m。
(2)在读取弹簧测力计示数时,测力计应_____(选填“保持静止”或“匀速上升”);
(3)第二次实验时,测力计示数如图乙所示,本次测量出滑轮组的机械效率为_____(百分数保留一位小数);
(4)实验中,小明所用动滑轮的重一定小于_____N。
(5)通过实验可以得出:同一个滑轮组所提的物体越重,其效率越_____(选填“大”或“小”);为了提高滑轮组的机械效率,还可以采取的方法有_____(写出一条即可)
【答案】匀速 1.2 匀速上升 71.4% 1 大 换用轻质的动滑轮(或减小摩擦等)
【解析】
(1)实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使物体缓缓上升;
由图知,绳子的有效段数为3,根据s=nh求出第3次实验中绳子自由端移动的距离;
(2)匀速提升物体时,还需克服机械摩擦做功,若静止时读数,则拉力中没有测量出机械的摩擦力;(3)根据如图乙测力计分度值读数;根据s=nh求出第二次实验中绳子自由端移动的距离,根据η=
=
×100%求出本次测量出滑轮组的机械效率;
(4)实验中,额外功的来源为克服动滑轮自重和机械摩擦做功,假设不计摩擦,根据作用在绳子自由端的拉力:F=,由表中第1组数据求出实验中小明所用动滑轮的重一定小于多少;
(5)纵向比较表中数据可知,同一滑轮组,同一个滑轮组所提的物体越重,其机械效率越大;或在有用功一定的情况下,提高机械效率,还可以从减小额外功考虑。
(1)实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使物体缓缓上升,此时系统处于平衡状态,测力计示数才等于拉力大小;
由图知,绳子的有效段数为3,根据s=nh,第3次实验中绳子自由端移动的距离为:
3×0.40m=1.2m;
(2)匀速提升物体时,还需克服机械摩擦做功,所以为了准确测量滑轮组提升物体时的机械效率,在读取弹簧测力计示数时,弹簧测力计应匀速上升;
(3)第二次实验时,测力计示数如图乙所示,测力计分度值为0.2N,力的大小为1.4N,
根据s=nh,第二次实验中绳子自由端移动的距离为:
s=3h=3×0.30m=0.90m;
本次测量出滑轮组的机械效率为:
η==
=
×100%≈71.4%;
(4)实验中,额外功的来源为克服动滑轮自重和机械摩擦做功,假设不计摩擦,根据作用在绳子自由端的拉力:F=,由表中第1组数据,
G轮=3F1﹣G1=3×1.0N﹣2N=1N,
故实验中小明所用动滑轮的重一定小于 1N;
(5)纵向比较表中数据可知,同一滑轮组,所提的物体越重,其机械效率越大;
在有用功一定的情况下,提高机械效率,还可以从减小额外功考虑,可换用轻质的动滑轮(或减小摩擦等)。
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