测量滑轮组机械效率全解

第6节测滑轮组的机械效率考点归纳滑轮组机械效率的测量：①原理：②应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S。

③器材：钩码、铁架台、滑轮、细线、弹簧测力计④步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高。

⑤结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：A、动滑轮重力，（其他量不变时，个数越多则机械效率就越小）B、提升物重，（其他量不变时，物体越重，机械效率就越大）C、克服摩擦。

无关因素：绕线方法和重物提升高度对滑轮机械效率无影响。

基础巩固1.关于机械效率的说法正确的是（）A.越省力的机械，其机械效率越高B.越费力的机械，其机械效率越高C.做的有用功越多，机械效率越高D.有用功一定时，额外功越少，机械效率越高2.要提高某一机械的效率，可以采取的正确方法是（）A.增加机械做功的时间B.减少机械做功的时间C.有用功一定，减少额外功D.增加重物上升的高度3.用如图15-2-1所示的滑轮组匀速提升钩码，已知钩码总重8 Ｎ，弹簧测力计的示数为 3 Ｎ，绳子自由端被拉上去了30 cm ，则使用该滑轮组做的总功为___________Ｊ，额外功为__________Ｊ，这个滑轮组的机械效率是_________________。

4.下列说法中正确的是（ ）A.机械效率越高，越省时间B.机械效率可能等于1C.机械效率越高，越省力D.机械效率越高，有用功占总功的比例越大5.如图15-2-5所示，小刚用如图所示的动滑轮，拉着物体M 以0.5 m/s 的速度在水平面上做匀速直线运动，物体重20 Ｎ，它受到的摩擦力是物重的0.2倍，水平拉力为25 Ｎ。

2 s 内拉力做的功是_________________Ｊ，该动滑轮的机械效率是_________________。

6．一台起重机将重3600N 的货物提高4m ，如果额外功是9600J 。

则起重机做的有用功是________J ，机械效率是________。

实验：《测量滑轮组的机械效率》滑轮组的机械效率实验是是初中物理力学中重要实验，也是中考中常考实验之一。

通过滑轮组机械效率的实验的考查，能很好考查学生的基本实验技能，还能考查学生机械效率知识的掌握情况，对理解滑轮组机械效率有很多帮助。

1、实验器材和装置图：刻度尺、弹簧测力计、钩码2m 长的细绳、滑轮组2、实验原理：有用功W 有用=Gh ，总功W 总=Fs ，机械效率100%100%W GhW Fsη=⨯=⨯有用总 。

3、实验方法：控制变量法（1）探究滑轮组的机械效率与物重的关系时，使用相同的滑轮组，改变所挂钩码的数量； （2）探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力的关系时，控制所挂钩码的数量相同，改变滑轮组中动滑轮的重力； 4、实验操作（1）按照图示安装滑轮组，测钩码重力G 并记钩码和绳端的位置；（2）用弹簧测力计缓慢拉动绳端，使钩码匀速上升，读出拉力F 的值，并测出钩码上升的高度h 和绳端移动的距离s ；记录实验数据填入表格中；次数 钩码重G/N钩码上升的高度h/m有用功W 有用/J弹簧测力计示数F/N绳子自由端移动的距离s/m总功W 总/J机械 效率η（3）多次改变钩码的数量，重复步骤（2）实验；（4）改变绳子的绕法，重复步骤（2）实验；（5）用动滑轮质量不同的两个滑轮组吊相同的构码，重复步骤（2）实验；（6）分别计算出机械效率，分析测量结果，讨论影响机械效率的因素。

5、注意事项：（1）实验中弹簧测力计沿竖直方向匀速拉动，目的是保证拉力等于弹簧测力计的示数；（2）绳子自由端移动的距离和物体上升高度的关系s=nh(n为作用在动滑轮上绳子的股数)；（3）在读数时，不能停住，要在匀速运动时度测力计示数，因为静止时读数小于匀速运动时的读数；（4）没有刻度尺也能完成实验，可以通过绕绳的方式即n’的股数来确定物体上升的高度和绳端移动距离的倍数关系。

6、交流反思:（1）分析实验数据，总结滑轮组机械效率的影响因素：物体重力、动滑轮重力；（2）提高滑轮组机械效率的方法：减少机械间的摩擦、减小动滑轮的重力、增加物重；（3）滑轮组的机械效率与物体被提升的高度及滑轮组的绕线方式无关；（4）物重增大，额外功也变大，是因为随着物重的增加，滑轮与轴之间的摩擦力增大，克服摩擦力做的额外功增加。

实验19 测量滑轮组的机械效率一．选择题（共6小题）1．在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时，小明如图所示的甲、乙两个滑轮组来验证的猜想是：滑轮组的机械效率可能与()A．被提升物体的质量有关B．动滑轮的个数有关C．物体被提升的高度关D．承重绳子的段数有关【解答】解：图中提升的物体的重力不相同（钩码的个数不相同），但是使用相同的滑轮组，因此这两个图研究的是滑轮组的机械效率与被提升物体重力的关系。

故选：A。

2．如图所示是小刚同学在“测量滑轮组的机械效率”实验中使用的实验装置，得到的数据记录在下方表格中。

关于小刚的实验，忽略绳重和摩擦，下列说法不正确的是()试验次数123钩码重/G N446钩码上升高度/h m0.10.10.1绳端拉力/F N 1.8 1.4 2.4绳端移动距离/s m0.30.50.3机械效率 74%57%83%A．由表中数据可知，第1次实验是使用甲图做的实验B．由表中数据可知，第2次实验是使用乙图做的实验C．由第1、2次数据可知，滑轮组的机械效率与动滑轮的自重有关D．由第2、3次数据可知，滑轮组的机械效率与被提升的钩码的重力有关【解答】解：（1）根据s nh=，第1次实验绳子的有效段数：0.330.1s mnh m===；同理，第2、3次实验绳子的有效段数分别为5、3，故第1次实验是使用甲图做的实验；第2次实验是使用乙图做的实验，AB正确；（2）第1、2次实验使用的装置不同，提升物体的重力相同，第2次实验要克服两个动滑轮做额外功，由表中数据可知，两次实验滑轮组的机械效率不同，故滑轮组的机械效率与动滑轮的自重有关；C正确；（3）因滑轮组的机械效率与动滑轮的自重有关，故研究滑轮组的机械效率与被提升的钩码的重力有关，要控制使用相同的装置，只改变提升物体的重力大小，而第2、3次中，所用装置不同（动滑轮重不同），故由第2、3次数据可知不能得出滑轮组的机械效率与被提升的钩码的重力有关。

D错误。

预案示例实验：测滑轮组的机械效率一、教具学生分组实验器材：刻度尺、钩码、弹簧秤、铁架台，一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组，长约2米的细绳．二、教学过程1．提问：在学生预习测滑轮组的机械效率的基础上，组织学生回答问题．（1）本次实验的名称和目的；（2）为得出滑轮组的机械效率，需要求出有用功和总功，为此需要测出哪些物理量？每个量怎样测量？2．做好实验的几点说明．（1）钩码的重由钩码的质量用G＝m·g算出．（2）匀速拉动弹簧秤使钩码G升高．注意“匀速拉动”．测课本图14—10（甲）和（乙）两图中的拉力时，拉力F的大小由弹簧秤上的示数读出．（3）钩码上升的高度（h），可用竖直放置在钩码旁的刻度尺读出．（4）细绳自由端通过的距离（s）的测定，教师边演示边讲解，可事先在细绳与动滑轮（或定滑轮）相切处用色笔在细绳上做个记号，再拉弹簧秤，用滑轮组提升重物．用刻度尺量出钩码上升的高度后，再量细绳色点到与动滑轮（或定滑轮）相切处的距离，就是细绳自由端通过的距离（s）．（5）实验要严肃认真参照课本实验按要求去做．要实事求是地记录所测得的数据，将数据记录在课本上的表格中．不能凑数，更不允许自己不动手实验，不记数据而抄袭他人实验数据和结果．（6）实验完毕，要整理好仪器，放回原处．3．学生实验，教师巡回指导，发现问题及时在全班讲解．4．学生实验完毕，由几组报告实验结果．组织讨论课本上的“想想议议”．（五）布置作业：写出测滑轮组的机械效率实验报告．实验报告的内容包括实验名称、实验目的、器材、步骤、记录有实验数据的表格、实验结果（参照课本实验内容）．教学反思内容总结（1）预案示例实验：测滑轮组的机械效率一、教具学生分组实验器材：刻度尺、钩码、弹簧秤、铁架台，一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组，长约2米的细绳．二、教学过程1．提问：在学生预习测滑轮组的机械效率的基础上，组织学生回答问题．（1）本次实验的名称和目的（2）每个量怎样测量。

13.3.2测量滑轮组机械效率课堂练习：1、在测量滑轮组机械效率中，需要的实验器材有、、、、。

实验中应使绳子尽可能向方向匀速拉。

2、如图所示的器材用来测滑轮组的机械效率：（1）在下面画出你组装的滑轮组的绕线方式。

（2）要使用的测量工具是和。

（3）要测量的物理量是、、、。

实验中，在测量绳端拉力时，必须拉动弹簧测力计。

（4）请把测得数据如下表：12. 用某滑轮组测其机械效率时，所得的实验数据如下表所列：(2)拉力做的有用功为____________焦耳，拉力做的总功为_________焦耳；(3)该滑轮组的机械效率为________。

课后练习1. 某滑轮组改进后提高了机械效率，若用它把同一物体匀速提到同样的高度，改进后与改进前相比较，下列说法中错误的是A. 做的有用功增加了B. 做的总功减少了C. 做的额外功减少了D. 做的有用功跟总功的比值增大了 2. 通过测量滑轮组机械效率的实验，可得出下列各措施中能提高机械效率的是A ．增加动滑轮，减小拉力B ．减少提升重物重力，减小拉力C ．减少提升高度，减少做功D ．增加提升重物重力，增大有用功3．如图16所示是某小组在“测滑轮组机械效率”的实验中进 行的一个探究活动。

（1）负责记录的小强同学粗心大意漏记了一个实验数据，如 下表，请你将漏记的实验数据补上；（2）实验中甲滑轮组做的有用功 乙滑轮组做的有用功（选填“大于”、 “等于” 或 “小于”）；甲滑轮组的机械效率为 ，乙滑轮组的机械效率为 ；（3）实验探究得出的结论是： 。

4. 一个工人用如图所示的滑轮组提起2000N 的货物，所用的拉力是800N ，绳子自由端被拉下4m ，求滑轮组的机械效率图16F乙F甲。

2021中考物理二轮考点过关：测量滑轮组机械效率实验考点梳理1．滑轮（组）机械效率的测量实验实验目的：测量滑轮组的机械效率实验原理：η＝＝实验器材：滑轮组、相同的钩码若干、铁架台、细绳、弹簧测力计、刻度尺实验步骤：（1）用弹簧测力计测量出钩码的重力G；（2）按装置图把滑轮组和刻度尺安装好，并记下钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置；（3）竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码上升，读出其示数F，并从刻度尺上读出钩码上升的距离h和绳子末端移动的距离s；（4）分别算出有用功W有、总功W总和机械效率η，将各项数据填入下表（5）增加被提升钩码的个数，重复步骤（2）（3）（4）实验数据：次数钩码重G/N钩码上升的高度h/m有用功W有/J绳端的拉力F/N绳端移动的距离s/m总功W总/J机械效率n1100.11 4.20.3 1.2679.4% 2150.1 1.5 6.00.3 1.883.3% 3200.127.50.3 2.2588.9%注意事项：（l）匀速拉动弹簧测力计，目的是保证弹簧测力计的示数F大小不变；（2）为了便于读数，钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置最好取整数；（3）多次测量的目的是进行一些必要的比较，利用不完全归纳法总结规律，而不是求平均值．实验结论：使用同一滑轮组提升不同的重物时，重物越重，滑轮组的机械效率越大强化练习1．测量滑轮组的机械效率实验装置和数据记录如表：实验次数钩码的重力G/N钩码上升的高度h/m拉力F/N绳端移动的距离s/m机械效率η1 2.00.100.90.3074.1%2 2.00.150.90.4574.1%3 2.00.200.90.6074.1%4 4.00.20 1.60.60（1）实验时应竖直向上拉弹簧测力计使物体缓慢上升。

（2）第4次实验测得滑轮组的机械效率约为（结果保留到0.1%）。

（3）分析表中实验数据可得：利用相同的滑轮组提升同一物体，物体上升的高度不同，滑轮组的机械效率；提升不同物体，物体的重力越大，滑轮组的机械效率越。

测量滑轮组和斜面的机械效率实验原理一.滑轮组的机械效率实验原理：1.滑轮组的机械效率是指输入功率与输出功率之比，即η= Pout /Pin。

在实验中，我们可以通过测量滑轮组的输入功率和输出功率来计算机械效率。

2.输入功率可以通过测量施加在滑轮组上的力F和施加力的速度v来计算，即P_in=Fv。

3.输出功率可以通过测量滑轮组上的负载力F'和负载力的速度v'来计算，即P_out= F'v'。

4.通过测量这些参数，我们可以计算出滑轮组的机械效率η。

二.斜面的机械效率实验原理：1.斜面的机械效率是指斜面上物体的重力势能转化为动能的效率，即η=(mgh-mgh')/(mgh)=1-h'/h，其中m是物体的质量，g是重力加速度，h是斜面的高度，h'是物体下滑的高度。

2.在实验中，我们可以通过测量物体下滑的高度h'和斜面的高度h来计算机械效率。

3.通过测量这些参数，我们可以计算出斜面的机械效率η。

三.实验步骤：1.滑轮组的机械效率实验：首先，我们需要测量施加在滑轮组上的力F和施加力的速度v，然后测量滑轮组上的负载力F'和负载力的速度v'。

通过这些参数，我们可以计算出滑轮组的机械效率η。

2.斜面的机械效率实验：首先，我们需要测量物体下滑的高度h'和斜面的高度h。

通过这些参数，我们可以计算出斜面的机械效率η。

四.注意事项：1.在实验中，我们需要确保测量的参数准确无误，以保证计算出的机械效率结果准确可靠。

2.在实验中，我们需要注意安全，避免发生意外事故。

五.实验结果分析：1.通过实验，我们可以得到滑轮组和斜面的机械效率，从而了解它们的性能和效率。

2.通过比较不同条件下的机械效率，我们可以分析滑轮组和斜面的性能差异，从而优化设计和使用。

通过这些实验，我们可以更好地了解滑轮组和斜面的性能和效率，为实际应用提供参考和指导。

测量滑轮组机械效率的原理滑轮组机械效率是指一组滑轮在负载作用下能够将输入机械能转换为输出机械能的比率。

这个机械效率是通过滑轮组的工作能力来衡量的。

滑轮组机械效率的计算一般是通过测量输入和输出的力以及相应的工作距离，来确定机械效率的值。

机械效率的计算需要考虑到摩擦损失、轴承摩擦和传动带张力等因素。

因此，要咋测量滑轮组的机械效率，必须首先消除这些因素的影响。

下面是测量滑轮组机械效率的原理及其相关参考内容：1. 原理测量滑轮组机械效率的原理是基于能量守恒定律。

在没有能量损失的情况下，输入的机械能等于输出的机械能，因此机械效率可以通过比较输入和输出机械能来确定。

机械效率的公式为：机械效率 = 输出机械能 ÷输入机械能 × 100%其中，输入机械能等于输入力乘以输入距离，输出机械能等于输出力乘以输出距离。

2. 测量步骤（1）测量输入力和距离首先需要测量输入力，并记录物体移动的距离。

可以使用测力计、距离计等仪器来测量。

（2）测量输出力和距离测量滑轮组输出端的力，并记录输出物体移动的距离。

同样，可以使用测力计、距离计等仪器来测量。

（3）计算机械效率根据公式计算机械效率。

如果需要更加准确的结果，还需要考虑滑轮组的摩擦损失、轴承摩擦和传动带张力等因素，并在计算机械效率时进行补偿。

3. 测量注意事项（1）消除误差在测量过程中，需要注意误差来源，并采取必要的措施进行误差校正，以确保测量结果的准确性。

（2）重复测量为了获得更加可靠的测量结果，需要进行多次测量，并取平均值。

（3）选择正确的仪器应该选择合适的测量仪器，以确保测量数据的可靠性和准确性。

同时，应该保证仪器的精度符合测量要求。

总之，测量滑轮组机械效率是一个比较繁琐的过程，需要严格遵守操作规程，并综合考虑各种因素的影响。

如果按照正确的方法进行测量，可以得到比较准确的机械效率数据，为进一步提高滑轮组装置的工作效率提供参考依据。

尊敬的老师：感谢您对我们的关心和付出，今天我要介绍的是九年级物理实验方案中的一项实验——测滑轮组机械效率。

一、实验原理机械效率是机械传动过程中能量的转换效率，包括于传递电能、热能、声音等常见能量形式的转换。

机械效率的计算公式为：η = W1/W2×100%，其中W1为输出功，W2为输入功。

此次实验测量的就是滑轮组机械效率。

二、实验原材料1.滑轮组2.不同质量的蠕虫齿永磁直流电动机3.不同质量的钢球（直径≈2cm）4.细直尺5.滑动分度卡尺6.天平7.计时器8.数据采集器9.放大器10.示波器三、实验流程1.测量电动机输出功率（1）将不同质量的蠕虫齿永磁直流电动机与直径为2cm的钢球相连并调整，使钢球落到所应测距离的末端位置。

（2）断开电动机与钢球的连接，将钢球搁置一旁。

（3）将电动机电源接入，开启电源，用万用表量取直流电动机正负极电压、工作电流，并求出起动电流的平均值I。

此时电动机输出功率W1能确定。

2.测量输送带输入功率（1）将实验箱底部两端各固定一根滑轮杆，使它们在同一水平线上，并使测量单位距离的输送带张紧，连接需要测量输送带的的重物。

（2）让重物通过滑轮杆固定在输送带上，在把铅笔插入存储轴中心后启动计时器，并让重物顺时针方向移动，并度量向前拉力$F_D$。

测量所移动的距离之后，将计时器停止。

（3）计算输送带输入功率：W2 = $F_D$, × s，其中：$F_D$即所测向前拉力；s为所移动的距离；3.测量机械效率（1）将1和2中测量的数据输入数据采集器。

采用示波器读取电动机正负极电压信号和电流信号，经过放大器放大后输入计算机。

使用Excel工作表计算机械效率η。

（2）将数据采集器连接外部电源，并通过放大器缓冲输出至示波器，以读取单位时间内电动机输出功率的变化，以确定电动机的输出功率和输送带的输入功率。

四、注意事项1.电动机的电源应该正负相对应。

2.输送带的运动方向不应与电动机输出电磁场的方向相反。

滑轮组及相关计算
一、定滑轮和动滑轮：
二、滑轮组
：滑轮组是定滑轮和动滑轮的组合，它既省
力，又能改变力的方向，但是费距离。

1、绳数n ：与移动部分相连的绳子数目2、绳上（绳子自由端）拉力的大小
F ：
(1)、竖直提升物体
（不计绳重和绳子与轮之间的摩擦）
(2)、水平拖动物体
（不计绳重和绳子与轮之间的摩擦）
f 为物体与地面之间的摩擦力
(3)、竖直拖动物体加水平提升动滑轮
（不计绳重和绳子与轮之间的摩擦）
3、距离和速度的关系：
物体上升的距离为h 物体水平移动距离为
L
则有绳子自由端移动距离（拉绳子的距离）：S=nh 或S=nL
物体上升的距离为Vh 物体水平移动距离为
VL
则有绳子自由端移动距离（拉绳子的距离）
：VS=nV h 或VS=nV L
4、拉力做的功、人做的功、总共
W
总：
定滑轮
动滑轮
定义
轴固定不动的滑轮
轴可以随物体一起运动
的滑轮
图象
是否省力
否是（省一半力）
是否改变力的方向
是否
实质
一个等臂杠杆
一个动力臂为阻力臂二
倍的杠杆
n
G G F
动
n
f F
n
G f
F
动。

实验一:测量滑轮组的机械效率知识储备：1．功的计算：有用功W 有＝Gh ；总功W 总＝Fs 2．机械效率的计算：①已知物重和拉力：η＝W 有W 总×100%＝Gh Fs ×100%；②已知物重和动滑轮重：η＝W 有W 总×100%＝GG 动＋G×100%3．绳子自由端移动的距离与物体上升高度h 的关系：s ＝nh 【实验结论】滑轮组机械效率的影响因素：物体的重力、动滑轮重力、绳子与滑轮之间的摩擦力。

与绳子的绕法、绳子段数无关；根据影响因素，得到提高机械效率的方法： 增加物重、减小动滑轮重力、减小机械间的摩擦小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2 N ，测得的数据如下表.（1）在实验中，应尽量竖直向上 拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数. （2）第1次实验测得的机械效率约为 .（3）分析表中数据可知：第2次的实验数据是用图 所示的实验装置完成的;第4次实验数据是用图 ( )所示的实验装置完成的.（均选填“a ”“b ”或“c ”）（4）分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组， 可以提高滑轮组的机械效率. （5）分析第1、3次实验数据可知：使用不同的滑轮组提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率 .（6）分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度 .（7）小明认为，实验过程中，若在弹簧测力计处于静止状态时读数，可使测得的拉力大小更精确.针对这种做法说说你的看法 .实验次数钩码总重G /N钩码上升的高度h /m 测力计示数F /N 测力计移动距离s /m 机械效率η140.11.80.3260.1 2.40.383%340.11.40.557%440.2 1.4 1.057%（参考答案：在测滑轮组的机械效率的实验中,弹簧测力计若不是在匀速拉动中读数,静止时读数,则结果会偏大. 因为在静止时拉力不克服摩擦力或克服较小的摩擦力，拉力偏大，机械效率结果就偏小）（8）综合上述结论，提高机械效率的方法有：增大有用功或（选填“增大”或“减小”）额外功.（9）汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义．请你指出以下三种提高效率的方法中与实验（4）的结论同理的是．方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满乘客方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量方法三：经常给汽车做保养，保持良好润滑（10）完成实验后，小明发现绳端移动的距离始终与钩码提升高度有固定的倍数关系，于是他认为：钩码数量一定时，无论将钩码提升多高，都不影响该滑轮组的机械效率，小芳则认为：钩码提升的高度不同，有用功就不同，机械效率就变化了．你认为的看法是正确的，理由．（11）在测拉力时某同学使弹簧测力计做加速直线运动，该同学测得的机械效率与正确操作相比（选填“偏大”“偏小”或“不变”）．（12）在探究滑轮组的机械效率与提升物重的关系时，用到的物理方法为．（13）有同学认为，在这个实验中去掉一个测量工具反而能够减小实验误差，你认为可以去掉，去掉该测量工具后，机械效率可写为η＝.错误!未定义书签。

滑轮组机械效率公式及推导式
滑轮组机械效率是指输入功与输出功之间的比值，即机械效率=输
出功/输入功。

滑轮组的推导式为：
机械效率=（W2×h2）/（W1×h1）=（F2×v2）/（F1×v1）=
（F2/F1）×（v2/v1）
其中，W1和W2分别为滑轮组的输入和输出功，h1和h2为重物分
别下降的高度，F1和F2为输入和输出力，v1和v2为输入和输出速度。

拓展：滑轮是一种简单的机械装置，常用于起重和移动重物。

滑
轮组是由两个或多个滑轮组成的复合机械，可以增加机械效率，减少
所需的力和工作量。

滑轮组的应用广泛，例如在建筑工地上的起重机、制造车间内的生产流水线和传送带等。