中考物理 机械效率探究题析.doc

机械效率探究题析一、探究杠杆的机械效率例1（2011安徽）某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率实验的主要步骤如下：①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计使杠杆保持水平；②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升（保持0点位置不变）在此过程中弹簧测力计的读数为F利用刻度尺分别测出A．B两点上升的高度为h1．h2回答下列问题：（1）杠杆机械效率的表达式为η=____________。（用已知或测量的物理量符号表示）（2）本次实验中若提升的钩码重一定则影响杠杆机械效率的主要因素是：___________（3）若只将钩码的悬挂点由A移至CO、B位置不变仍将钩码提升相同的高度则杠杆的机械效率将_________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。解析：（1）杠杆的机械效率：。（2）如果没有额外功则机械的效率为100%。所以在有用功一定时额外功的大小决定了机械效率大小。本题中提升的钩码的同时我们不得不提升杠杆提升杠杆做的功就是额外功因此杠杆自身的重力是影响杠杆机械效率的主要因素。（3）由题意知将钩码提升相同的高度做的有用功不变。O、B位置不变只将钩码的悬挂点由A移至C将使拉力变大同时拉力上升的距离将变小（由于C比A离支点O远所以将钩码提升相同的高度拉力上升的高度将变小）这样无法判断总功的变化因而无法判断杠杆机械效率的变化。我们换一种思路：总功等于有用功与额外功之和有用功不变只要判断额外功的变化即可。题目中告诉我们O、B位置不变由于C比A离支点O远所以将钩码提升相同的高度杠杆重心升高的高度将变小即额外功变小由公式可知在一定时Ｗ额外越小机械效率越大。答案：（1）（2）杠杆自身的重力（3）变大反思：机械效率具有“可变性”。由可知如果该机械的额外功（Ｗ额外）一定有用功（）越大机械效率越大。因此增加物重能增大机械效率。由上面的公式还可以知道：当有用功一定时额外功越小则机械功率越大。因此设法减小额外功可以提高机械功率。如减轻机械本身的重量加润滑油以减少摩擦都可以不同程度地减少额外功提高机械效率。二、探究滑轮组的机械效率例2（2011芜湖）在“探究有哪些因素影响滑轮组的机械效率”的实验中某小组利用图2所示装置测得了四组数据如下表所示。实验次数钩码重G/N钩码上升的高度h/cm弹簧测力计示数F/N弹簧测力计移动的距离s/cm1321．262351．2153381．22643101．230（1）前三次实验中第次实验数据明显出现错误应当剔除。（2）第四次实验中有用功是J总功是J滑轮组的机械效率为。（3）根据以上信息请判断：该小组设计这四次实验的目的是为了探究滑轮组的机械效率与是否有关。解析：（1）要发现实验数据中的错误首先要观察数据中的相同和不同找出数据变化的规律。可以看出弹簧测力计移动的距离随钩码上升的高度而变化而且弹簧测力计移动的距离是钩码上升高度的三倍只有第三次数据例外。观察图2吊起动滑轮绳子的股数是3故弹簧测力计移动的距离应该是钩码上升高度的3倍这也能说明第三次实验数据出现错误。（2）第四次实验中滑轮组的机械效率（3）观察四次实验的数据可以看出实验保持钩码重不变而改变了钩码上升的高度所以实验的目的是为了探究滑轮组的机械效率与钩码上升的高度是否有关。反思：滑轮组中吊起动滑轮绳子的股数n是一个非常重要的数据。这里有三个常用关系式：（s是弹簧测力计移动的距离h是钩码上升高度）（不考虑绳重和摩擦）（不用刻度尺测距离也能计算机械效率）三、探究斜面的机械效率例3（2011湛江）在湛江港码头小华看到工人利用斜面把货物推到车上联想到上物理课时老师讲过的知识小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？小华提出了以下的猜想：A．斜面的机械效率可能与物体的重力有关。B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。小华同学为了证实自己的猜想是否正确于是他用同一块木板组成如图3所示的装置进行了实验探究记录的实验数据如下表：实验次数斜面倾角θ物块重量G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面长S/m有用功W有/J总功W总/J斜面的机械效率3005．00．64．21．23．05．03003．00．62．51．21．860%4503．00．82．81．22．43．471%（1）在实验操作过程中应沿斜面向上________拉动木块；实验时要使木板的倾斜角变大应该把木板下面