测量滑轮组机械效率

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________。

测量滑轮组机械效率的原理
测量滑轮组机械效率的原理是利用能量守恒定律和功率的定义式，实测进出口功率来计算机械效率。

可以采取以下步骤：
1、测量起重机滑轮组的负荷重量、起升高度和吊绳速度等参数。

2、测量起重机电动机输入功率和电动机输出轴转速，计算电机输出功率。

3、测量滑轮组输送绳轮的转速，计算输送绳轮的转动功率。

4、通过观察负荷下降高度和吊绳长度的变化，测量减速器、链条、滑轨等各处的摩擦阻力损失。

5、由能量守恒定律可知：输入功率=输送功率+机械损失功率，可以计算出输送功率和机械损失功率。

6、机械效率=输送功率/输入功率，可通过上述测量计算得出。

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。

测滑轮组的机械效率公式测滑轮组的机械效率是指输入功率与输出功率之间的比值，它反映了滑轮组在传递力量时的能量损失情况。

机械效率的计算公式为：机械效率 = 输出功率 / 输入功率在实际应用中，滑轮组常用于提升重物或改变力的方向。

然而，由于滑轮组的摩擦、弯曲、材料变形等因素的存在，会导致一部分输入功率转化为热能或其他形式的能量损失。

因此，机械效率小于1，一般在0到1之间。

滑轮组的机械效率与滑轮的摩擦、滑轮轴承的摩擦、滑轮组的结构等因素密切相关。

下面将分别介绍这些因素对机械效率的影响。

1. 滑轮的摩擦：滑轮的表面摩擦会导致能量损失，降低机械效率。

为了减小摩擦损失，可以采用光滑表面的滑轮，或者在滑轮表面涂抹润滑剂，减少摩擦系数。

2. 滑轮轴承的摩擦：滑轮轴承的摩擦会产生额外的能量损失，降低机械效率。

选择低摩擦的滑轮轴承，如滚珠轴承或滑动轴承，并定期进行润滑和维护，可以减小摩擦损失。

3. 滑轮组的结构：滑轮组的结构设计也会对机械效率产生影响。

合理设计滑轮的直径比和滑轮的数量，避免过多的弯曲和绕线，可以减小能量损失。

除了上述因素外，滑轮组的使用条件也会对机械效率产生影响。

例如，滑轮组的工作环境温度、使用时间长短、工作负荷等都会对机械效率产生影响。

为了提高滑轮组的机械效率，我们可以采取以下措施：1. 选择优质的材料：选择低摩擦系数和高强度的材料制造滑轮和轴承，减小能量损失。

2. 优化结构设计：通过合理设计滑轮的直径比和数量，减小弯曲和绕线，降低能量损失。

3. 定期维护和润滑：定期检查滑轮组的工作状态，清除积聚的污垢，添加适量的润滑剂，保持滑轮轴承的良好润滑状态，减小摩擦损失。

4. 控制工作环境：控制滑轮组的工作环境温度，避免过高或过低的工作温度对滑轮组的影响。

5. 选择适当的滑轮组：根据具体的工作需求选择合适的滑轮组，避免过度设计或不足的设计，以提高机械效率。

测滑轮组的机械效率是衡量滑轮组传递力量能效的重要指标。

第十一章 第五节 实验探究：测量滑轮组的机械效率一、学习目标：1.学会测滑轮组的机械效率；2.了解与机械效率有关的因素。

二、知识回顾：1、有用功： ；额外功：总功：2、 比值叫机械效率，机械效率的表达式η= 。

由于机械自重和摩擦等因素的存在，使用任何机械都不省功，所以机械效率总 三、学习过程：实验探究：测量滑轮组的机械效率 1、实验原理：2、测量工具： 。

3、在实验过程中，测量时要注意：（1）弹簧测力计对绳子拉力F 的测量应该在运动中进行 (2) 弹簧测力计应沿竖直方向匀速缓慢移动; (3) 重物不能摆动;（4）测力计指针不能与刻度板摩擦 实验步骤1．检查器材实验前应先检查每个滑轮的端面应与框架平行，轮子转动灵活。

再检查测力计是否调零。

2．用单滑轮组实验照图甲将两个单滑轮组成滑轮组。

在滑轮下挂上几个钩码，线绳的自由端挂在测力计的挂钩上，手握测力计面板使重物匀速上升，读出测力计在移动时的示数。

测出重物上升的高度和测力计移动的距离。

把以上数据记入表中，反复实验三次。

3．用双并滑轮组实验用两个双并滑轮组成滑轮组，如图乙。

在动滑轮下面挂几个钩码。

线绳自由端挂在测力计的挂钩上，拉动测力计使重物匀速上升，重复实验3次。

把各次数据记入表中。

(1)、比较1、2、3两次实验，可得的结论： (2)、比较5、6、7两次实验，可得的结论： 提高滑轮组机械效率的方法：增加被提升物体的重量、使用较轻的动滑轮、设法减小绳和轮之间的摩擦。

滑轮组的机械效率的典型无关因素 三、练习1．小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，数据如下表：（1）分析表中数据，回答以下问题：图甲 图乙 图丙①表中有一个数据的记录是错误的，错误的数据是____________； ②第3次实验中滑轮组的机械效率是 __ ___；③本次实验得到的结论是： （2）小红在小明实验的基础上利用图乙也做了实验， ①小红的做法目的是为了改变 ；②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率___ _（选填“相同”或“不相同”），理由是：_________________。

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。

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。

测量滑轮组和斜面的机械效率班级___________ 姓名__________一、测量滑轮组的机械效率1、实验原理：_________________。

2、实验器材：铁架台、滑轮组、细绳、钩码、和。

3、需要测量的物理量：钩码的重力G，钩码上升的高度h，细绳末端的拉力F，细绳末端移动的距离s。

4、实验数据表格：4、分析实验，得出结论：(1) 比较1、2次，可得：同一滑轮组，越大，机械效率就越高。

(2) 比较2、3次，可得：物体重力相同时，越小，机械效率就越高。

5、影响滑轮组机械效率的因素有：(1)____________ ；(2)_____________；(3)____________ ；(4) ____________。

6、提高滑轮组机械效率的方法：(1)_______________________________；(2)____________________________ _。

7、实验注意事项：(1)实验中必须匀速竖直向上拉动细绳。

若加速拉动细绳，F将偏大，W总将偏大，η将偏小。

若减速拉动细绳，F将偏小，W总将偏小，η将偏大。

若向下拉，由于弹簧测力计有重力，F将偏大，W总将偏大，η将偏小。

(2)刻度尺要竖直放置。

这样才能准确测量出钩码上升的高度h和细绳末端移动的距离s。

(3)s、h可以只测量一个，然后根据公式s=nh计算出另一个量；甚至一个都不测量，依然可以根据公式测量出滑轮组的计算效率。

练习题:1、某实验小组采用甲、乙、丙图所示滑轮组进行“测滑轮组机械效率”的实验，实验数据如下表：（1）实验中要竖直向上拉动弹簧测力计。

（2）第3次实验是采用图进行的实验，此次实验弹簧测力的示数如右图所示，则拉力的大小为 N，滑轮组的机械效率是．（3）比较第1、2两次实验，可得结论：使用同一滑轮组，物体重力越大，滑轮组的机械效率越。

（4）比较第2、3两次实验，可知：滑轮组的机械效率与有关。

（5）提高滑轮组机械效率的方法有：、等。

测滑轮组的机械效率1. 引言滑轮组是机械系统中常用的运动传动装置。

在实际应用中，我们经常需要对滑轮组的机械效率进行测量和评估。

滑轮组的机械效率是指在能量传递过程中损失的能量与输入能量的比值。

本文将介绍如何测量和计算滑轮组的机械效率，以及对机械效率进行评估的方法和注意事项。

2. 测量滑轮组的机械效率2.1 实验装置测量滑轮组机械效率的实验装置通常包括以下部分：•滑轮组：由至少两个滑轮组成，其中一个作为动滑轮，另一个作为定滑轮。

•张力传感器：用于测量滑轮组中的张力。

•重物：用于施加外力，从而使滑轮组转动。

•计时器：用于测量滑轮组运动的时间。

2.2 实验步骤和计算方法测量滑轮组机械效率的实验步骤如下：1.将滑轮组装置悬挂在支架上，保证滑轮组可以自由转动。

2.将重物挂在滑轮组的一侧，使其自由下落并带动滑轮组转动。

3.同时启动计时器和张力传感器，记录下滑轮组停止转动所经过的时间，并记录下张力传感器测得的最大张力值。

4.根据所施加的外力、滑轮组的运动时间和滑轮组停止时的张力值，计算出滑轮组的机械效率。

滑轮组的机械效率计算公式为：机械效率 = 输出功率 / 输入功率其中，输出功率可以根据滑轮组停止时的张力值和滑轮组半径计算得出，输入功率则可以根据所施加的外力、滑轮组半径和滑轮组运动时间计算得出。

3. 评估滑轮组的机械效率测量得到滑轮组的机械效率后，我们需要对其进行评估。

常见的评估方法包括以下几种：3.1 比较分析将不同类型或参数的滑轮组的机械效率进行比较，分析其差异和原因。

比较分析可以帮助我们选取合适的滑轮组并改进设计。

3.2 效率优化根据机械效率的测量结果，对滑轮组进行优化设计，提高其机械效率。

常用的优化方法包括减小滑轮组的摩擦损耗、改变滑轮组的结构和材质等。

3.3 误差分析在测量滑轮组机械效率的过程中，可能存在误差。

对误差进行分析，并考虑在后续实验中进行修正。

除了以上方法，还可以根据具体应用需求对滑轮组的机械效率进行评估，如是否满足能耗要求、是否适用于特定环境等。

实验十：测量滑轮组的机械效率一、实验要点巧提炼弹簧测力计、刻度尺、细绳、动滑轮、定滑轮、钩码若干二、针对训练再巩固1．小东在探究影响滑轮组机械效率高低的因素时，设计了如图所示的两个滑轮组，分别测量两次实验的动滑轮重G动、钩码总重G、钩码上升高度h、绳子自由端拉力F、绳子自由端移动距离s，计算出相应的机械效率η，并将它们填入下表中.（1）实验中，测机械效率的原理是η=___________ .（2）实验中，序号1代表图中___________滑轮组.（选填“甲”或“乙”）（3）在图乙的实验中，滑轮组提升物体所做的有用功为___________J.2．（2020•广东模拟）某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示.（1）实验中应沿竖直方向缓慢拉动弹簧测力计.（2）小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，认为应该静止时读数，你认为他的想法（选填“正确”或“不正确”），因为他没有考虑到对滑轮组机械效率的影响.实验次数钩码重量钩码上升的高度绳端拉力绳端移动的距离机械效率.G/N h/m F/N s/m140.1 1.80.374%280.1 3.30.381%3120.1 4.50.3（3）请将表中的数据填写完整.（4）通过比较实验数据可得出结论：.（5）完成上面实验后，还可以更换或改变实验器材的组装进行拓展探究.请按照示例写出一种不同的方案.项目更换或改变实验器材的组装及操作装置简图探究的问题示例将滑轮组绕线改为动滑轮由2段绳子悬挂探究滑轮机械效率与绳绕线方式的关系拓展探究3．（2020•安徽模拟）探究小组为探究影响滑轮组的机械效率的因素，实验装置如图所示，数据如表所示.次数钩码重力（N）提升高度（cm）有用功（J）拉力（N）总功（J）机械效率1 1.0400.4 1.10.8845%2 1.5400.6 1.4 1.1254%3 2.030 1.74 2.540 1.0 2.0 1.6063%（1）请把表格中三个未完成的空补充完整.（2）甲同学根据表格数据可以得出钩码重力逐渐增大，滑轮组机械效率增大.请你解释出现这种现象的原因.（3）乙同学进一步研究，测出动滑轮的质量为100g，根据表格中的数据得出：总功总是大于有用功与克服动滑轮重力的功之和，即：W总＞W有+W轮，他猜测还有因素影响机械效率.（4）丙同学计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值ΔW＝W总﹣W有﹣W轮，通过比较第1、2和4组的数据，发现重物的重力越大，差值ΔW越大，请你利用所学知识对此作出解释.参考答案1.（1）W GhW Fsη==有总（2）甲（3）0.42.（1）匀速（2）不正确摩擦（3）89% （4）相同滑轮组提升不同重物时，重物越重，滑轮组的机械效率越高（5）换用轻一些的动滑轮探究滑轮组机械效率与动滑轮重的关系3.（1）如下表所示（2）动滑轮重力不变，随着钩码重力增大，有用功在总功中所占的比例增大，机械效率变大（3）绳重、各种摩擦（4）所挂钩码增多时，绳子与滑轮间的摩擦力增大，额外功增多次数钩码重力（N）提升高度（cm）有用功（J）拉力（N）总功（J）机械效率1 1.0400.4 1.10.8845%2 1.5400.6 1.4 1.1254%3 2.0300.6 1.7 1.0259%4 2.540 1.0 2.0 1.6063%。

测量滑轮组的机械效率【实验目的】测量滑轮组的机械效率【实验原理】请思考: 1.怎样计算总功：2.怎样计算有用功：3.实验中需要测量哪几个物理量：【实验装置】【设计并进行实验】 一、实验过程：1.用弹簧测力计测量钩码所受的重力G ，并填入表格。

2.按照上图安装滑轮组，分别记下钩码和弹簧测力计的位置。

3.沿竖直方向向上匀速拉动弹簧测力计，读出拉力F 的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h 和弹簧测力计移动的距离s ，将这三个量填入表格。

4.改变钩码的 ，重复上面的实验。

二、记录数据：次数 钩码所受的重力G /N 提升高度h /m 拉力F /N 绳端移动距离s /m 有用功 W 有/J 总功W 总/J 机械效率 1 2 3 4沉5三、注意事项：1.要 拉动。

2.拉力方向 。

3.及时记录数据。

【分析】影响滑轮组机械效率的因素【思考】实验中的额外功是如何产生的？如何提高滑轮组的机械效率？班级： 小组： 姓名： 学号：探究斜面的机械效率【实验目的】斜面的机械效率和什么因素有关？【实验原理】请思考: 1.怎样计算总功：2.怎样计算有用功：3.实验中需要测量哪几个物理量：【实验装置】【设计并进行实验】一、实验过程：①测量，记录数据；②把小木块用弹簧测力计沿斜面向上拉；分别记录拉力、木块沿斜面移动的距离、木块上升的高度；③改变斜面的，重复步骤②的操作，再测两次斜面的机械效率。

④改变斜面的，重复步骤②的操作，再测两次斜面的机械效率。

二、记录数据：斜面倾斜程度斜面粗糙程度木块重力G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N沿斜面移动距离s/m有用功W有/J总功W总/J机械效率较缓木板较陡木板更陡木板棉布毛巾三、注意事项：①要拉动物体。

②拉力要与斜面。

③及时记录数据。

【结论】1.当相同时，斜面越陡（倾斜）越力，机械效率越。

2.当相同时，斜面越光滑越力，机械效率越。