初中重点实验探究专题14测滑轮组的机械效率doc初中物理

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。

%100nF f %100nS F S f %100S F S f %100W W W W W S F W S f W ⨯=⨯=⨯=⨯====拉物物拉物物绳拉物物总有用有用—总额外绳拉总物物有用额外功：总功：有用功：η初中效率专题一、滑轮组机械效率1、滑轮组的特点力的关系：）G +G （n 1=F 动物拉（不计绳重与摩擦）距离关系：物绳nS S = 速度关系：物绳nV V =2、竖直滑轮组（不计绳重与摩擦）3、水平滑轮组4、练习（基础）（1）利用一个动滑轮将重70N 的物体匀速提高6m ，设动滑轮重10N ，绳重和摩擦不计，则利用动滑轮所做的额外功是 ，总功是 ，这个滑轮组的机械效率是 。

（2）建筑工人用如图所示的装置把重400N 的物体匀速提升3m ．所用的手拉力f 物%100G G G %100h G S G h G %100W W %100nF G %100nh F h G %100h F h G %100W W h G h G S F W h G h G W h G W ⨯+=⨯+=⨯=⨯=⨯=⨯=⨯=+=====动物物物动物物物物总有用拉物物拉物物绳拉物物总有用物动物物绳拉总物动动动额外物物有用总功：额外功：有用功：ηη为300N．则该工人所做的有用功为J，总功为J，该滑轮组的机械效率是（保留三位有效数字）．若用该装置提升500N的重物，此时滑轮组的机械教率将（填“变大”、“变小”或“不变”）（3）如图所示，每个滑轮组重10N，分别用甲、已两种形式的滑轮组（不计绳重与摩擦），把重100N的物体2s内匀速上升了1m，图甲中车对绳子的拉力为N，图已中人的拉力的功率为w，机械效率为。

（4）如图所示，拉力F＝80N，物体重G＝120N，将绳子自由端匀速拉动，当物体被提高的距离h＝2m，求：①拉力所做的有用功W有用；②拉力所做的总功W总；③该滑轮组的机械效率η（5）如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图，已知物理的质量为600kg，所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍，滑轮组的机械效率为75%，若人已0.5m/s的速度匀速前行，经100s货物拉出仓库，g=10N/kg，求在此过程中；①人做的有用功为多少？②人的拉力为多少？③人拉力的功率为多少？（6）如图，A物体在大小为10N拉力F作用下，以0.3m/s速度向右匀速运动（不计滑轮重、绳重及摩擦），若A物体与桌面的摩擦力为1N，下列说法错误的是（）A.拉力F做功的功率为3wB. b物体的质量为2.7kgC. b物体上升的速度是0.1m/sD. b物体运动1s则物体克服重力做3J功5、练习（提高）（1）（多选）两个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组提升物体，若已知物重400N，绳子自由端的拉力为120N，则滑轮组的机械效率可为（）A.30%B.67%C.83%D.100%（2）（多选）用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，把重物匀速提起，绳子的最大承受力为300N，滑轮组的机械效率为60%，这样一次提升的重物最多有多重？（）A.360NB.540NC.600ND.1000N（3）用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、已两个滑轮组，若不计绳重和摩擦，两装置都匀速提升同一物体，则下列说法正确的是（）A.F1=F2，滑轮组的机械效率相同B.F1>F2,滑轮组的机械效率相同C.F1>F2，已滑轮组的机械效率高D.F1<F2，已滑轮组的机械效率高（5）为了将放置在水平地面上、重G=100 N的重物提升到高处。

初中物理《测量滑轮组的机械效率》实验创新案例2成都市新都一中实验学校610500摘要：在以往的《测量滑轮组的机械效率》的课堂教学中，笔者发现学生对于测量机械效率中存在的困难：学生很容易混淆绳子自由端移动的距离S和物体上升的高度h之间的倍数关系，用一把刻度尺在拉动的过程中很难同时准确的测量出绳子自由端移动的距离S和物体上升的高度h，也就很难准确的得出绳子自由端移动的距离S和物体上升的高度h之间的倍数关系；在测量拉力时要求匀速拉动绳子的自由端时，很难保证人为拉动时是匀速的，并且在测量的过程中很难在弹簧测力计示数稳定的情况下准确的读出拉力的大小。

针对以上问题笔者对传统实验室中用到的实验器材进行了改进和创新。

改进和创新后的实验器材便于操作，并且读数稳定，实验结果准确，便于学生理解。

关键字：实验创新在以往的《测量滑轮组的机械效率》的课堂教学中，笔者发现学生对于测量机械效率中存在的困难：学生很容易混淆绳子自由端移动的距离S和物体上升的高度h之间的倍数关系，用一把刻度尺在拉动的过程中很难同时准确的测量出绳子自由端移动的距离S和物体上升的高度h，也就很难准确的得出绳子自由端移动的距离S和物体上升的高度h之间的倍数关系；在测量拉力时要求匀速拉动绳子的自由端时，很难保证人为拉动时是匀速的，并且在测量的过程中很难在弹簧测力计示数稳定的情况下准确的读出拉力的大小，从而影响了滑轮组机械效率测量的准确性。

针对以上问题笔者对传统实验室中用到的实验器材进行了改进和创新。

改进和创新后的实验器材便于操作，并且读数稳定，实验结果准确，便于学生理解。

本文将从《测量滑轮组的机械效率》的实验器材、实验原理等几个方面来进行阐述：一、实验器材：刻度尺、弹簧测力计、钩码、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2m的细绳。

二、实验改进及创新：上图（1）为书中的实验装置右图（2）为改进后的装置实验装置的改进：上图（1）为书中的实验装置，此装置中用了一把刻度尺同时测量物体上升的高度h和绳子自由端移动的距离s，且距离两个物理较远，因此不能准确的进行测量，很多情况下只能大概的测一下，会使h和s的值不准确，并且人工手动要做到匀速拉动弹簧测力计不好控制。

专题14：测滑轮组的机械效率1、某实验小组在“测滑轮组的机械效率〞的实验中得到的数据如表所示，第1、2、3次实验装置如图中的甲、乙、丙所示。

〔1〕、请计算出后两次的机械效率，并填入表格中；(2)、比拟1、2两次实验，可得的结论：_______________________________________(3)、比拟2、3两次实验，可得的结论：_______________________________________次数钩码重G/N 钩码上升高度h/m测力计的示数F/N测力计移动距离s/m机械效率η /％1 22 43 42、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表中有一个数据的记录是错误的，错误的数据是______② 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：___________________________________实验次数物重G/N物体上升的高度h/cm测力计的示数F/N 测力计移动的距离s/cm1 6 3 92 6 5 183 6 8 24〔2〕小红在小明实验的根底上利用图乙也做了实验，①小红的做法是为了控究 _________________________②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，假设忽略绳重及摩擦，它们的机械效率 _______〔选填“相同〞或“不相同〞〕，理由是：_____ ________________________________________________.得到的结论是：___________________________ _______. 〔3〕小军也用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表：物理量控制因素物重G/N绳端拉力F/N机械效率η/％较小提升速度10中等提升速度10较大提升速度10 4.2在小军的实验中，你得到的结论是：________________________________________。

测量滑轮组的机械效率实验原理实验原理：机械效率是指机械能输出和输入之比。

在测量滑轮组的机械效率实验中，可以通过测量轮组的负荷和速度，来计算轮组的输入和输出机械能，从而得到机械效率。

要测量滑轮组的机械效率，最基本的方法是采用牛顿定律，利用重力势能和动能转化的原理进行实验。

具体步骤如下：1. 准备实验装置：选定一个质量较大的滑轮，其轮轴平行于桌面，滑轮的辊筒之间放置一段粗绳，绕过滑轮。

在滑轮上方的绳上，用许多小铅块做拉力，使得系统保持稳定。

2. 测量滑轮的负荷：将质量为m的物体与薄绳相连，沿绳的自由端放下，使其抵达土地。

为了保证负荷的准确，可以对负荷进行多次测量、取平均值的方法。

将负荷的重量用登录钩测量。

3. 测量滑轮的速度：为了能够测量滑轮的速度，需要在绳下方放一个定点，以便观察绳的运动状态。

在绳的下方，放置一个指环，指环由一根细绳固定，细绳长度为2m，细绳固定在试验台的上方。

指环上方通过固定点，细绳与胶皮带相连。

在实验时，将物体从指针处放下，并用计时器记录物体从指针到达指环的时间，同时观察细绳运动状态。

通过记录所消耗的时间以及物体位置变化的情况，可以得到滑轮的速度。

4. 计算机械效率：将测得的滑轮负荷和速度代入公式P=Fvt，计算出滑轮输出能量。

用输入能量除以输出能量，即可得到滑轮的机械效率。

机械效率计算公式如下：η = (F/d) / (mgh/t)F为滑轮的负荷（N），d为滑轮的直径（m），m为物块的质量（kg），g为重力加速度（m/s^2），h为滑轮高度（m），t为物块下落时间（s）。

通过测量滑轮组的机械效率实验，可以通过测量轮组的负荷和速度来计算轮组的输入和输出机械能，从而得到机械效率。

这个实验不仅对于物理学习者提高对于运动学、动力学等深度物理概念的理解，也在实际生活中有一定的应用。

滑轮组在现代工业生产中有着广泛的应用。

在机械和电力工业中，滑轮组是重要的传动组件，其主要作用之一是传递力量。

关于测滑轮组机械效率的实验与改进方案作者：向玲来源：《读写算》2012年第81期摘要：在测定一个滑轮组的机械效率时，需要我们测定的数据一共有四个。

分别是钩码的重量，我们称作G，，钩码在上升的距离H，弹簧测力计的挂钩拉动绳子上升的距离为S，还有一个是弹簧测力计在拉动绳子时匀速上升的拉力。

在观察数据的时候，我们也一定要弄清楚各个数据之间有何关系，方便我们理解影响滑轮组机械效率的原因。

一、教学目标1、学习如何组装滑轮组，并且掌握测滑轮组机械效率的方法。

2、能独立进行滑轮组机械效率的计算，理解S=nh的公式。

3、培养学生的动手、观察和思维能力，提高科学素质。

学生在"测滑轮组机械效率"的实验时，普遍都会感觉到有两个困难：一个是既要匀速的拉动弹簧秤，同时还要读取数字难，操作较多，效果不直观。

另一个是测量钩码与弹簧秤匀速移动的距离难。

因为钩码的位置与弹簧测力计的位置是始终保持竖直方向的。

在这两个实验进行过程中，学生往往会因方法不当，两边难以兼顾造成数据测量不准确，误差较大。

为此，我在教学实验中对这两个关键的步骤作如下改进：1、首先每组同学事先制作一个小托盘，称好其重量并标清在盘上。

用塑料片剪成一个指针形状粘贴在动滑轮的架上，然后按实验器材装置组装。

必须注意的是弹簧测力计拉力的测量应该在实验过程中保持竖直向上的匀速拉动进行，否则弹簧秤的读数范围变化较大，很难去确定具体的拉力的大小。

而且一定要在拉动中读数。

这也要求了同学们必须相互配合，观察钩码提升的高度h与弹簧测力计移动的距离h的关系。

2、关于钩码上升到一定高度的测量，可先测量出钩码到桌面（或实验器材铁架座面）的距离h1，向上竖直均匀拉动弹簧测力计使钩码升高后，再量出钩码到桌面（或铁架面）的距离。

我们把它标为h2.。

同时我们可以直观得出h2-h1就是钩码升高的高度h。

在实验过程中为了测量和计算的方便，钩码前后的高度h1、h2的值最好是整数。

3、一定要注意实验器材中的定滑轮是为了改变动力方向，方便操作，调节弹簧测力计保持在竖直状态中可以旋转，同时也是为了观察滑轮组的机械效率η的变化。

探究滑轮组（斜面）机械效率中考题欣赏：(2011年29题)好动脑的同学们在甲装置木板右端又垫了一个木块，来探究斜面的机械效率。

实验前他们分析：“由于斜面不是光滑的，沿斜面向上拉物体，必定要克服摩擦做额外功，斜面的机械效率一定受摩擦力的影响”。

于是他们做了如图丁所示的实验，实验时，用弹簧测力计拉着物体沿斜面做运动。

实验表格如下：根据所给数据算出第 2 次实验中所做额外功为 J ，斜面的机械效率为。

根据表中的数据可以得出：斜面粗糙程度一定时，斜面越倾斜该物体所受的摩擦力越，机械效率越。

变式训练：1.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12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①300 5.0 0.6 4.2 1.2 3.0 5.0②300 3.0 0.6 2.5 1.2 1.8 60%③450 3.0 0.8 2.8 1.2 2.4 3.4 71%（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，应该把木板下面的木块向_________移动（填“左”或“右”）．（2）根据表格中数据，第①次实验斜面的机械效率为_______%，第②次实验中总功为______J．（3）通过对比实验①、②数据，可验证小华的猜想_________（填写字母）；通过对比实验②、③数据，可以得出的探究结论是：在其它条件相同时，_____________________．（4）此实验主要用到的研究方法是__________．（5）除了小华的猜想以外，请你猜想斜面的机械效率还可能与______（写出一个）有关．2.如图所示，在“测滑轮组机械效率”实验中，物体重为5.4N。

2019年中考物理试题专题训练——滑轮组实验专题1.(2019绥化，29)如图是智慧小组“测滑轮组的机械效率”的实验装置。

测得的实验数据如表。

（1）实验过程中，应竖直向上拉动弹簧测力计。

（2）第三次实验中滑轮组的机械效率是。

（3）分析表中实验数据可知，同一滑轮组，物重，滑轮组的机械效率越高。

（4）若在第三次实验中，物体上升的速度为0.1m/s，则拉力F的功率为W（5）创新小组也利用重为1N、2N、4N的物体进行了三次实验，每次测得的机械效率均大于智慧小组的测量值，则创新小组测量值偏大的原因可能是。

（填字母）A．测拉力时，弹簧测力计未调零，指针指在零刻度线下方B．弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升C．所使用的动滑轮的重力小于智慧小组2.（2019黄石，19）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。

（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（选填“增大”、“减小”或“不变”）。

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。

（答一种因素即可）（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△W＝W总﹣W有﹣W轮，通过比较第1、2和组的数据，发现重物的重力越大，差值△W （选“越大”、“越小”或“不变”），请你利用所学知识对此作出解释。

3.（2019玉林，）小明在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，利用如图9所示的滑轮组进行了4次测量，测得数据如下表所示：（1）根据表中的数据计算得出第4次实验时绳端移动的距离s＝m，机械效率η＝。

（2）通过比较1、3和4三次实验数据得出：同一滑轮组，物重越大，滑轮组的机械效率。

（3）在忽略摩擦力和绳重的前提下，通过第1次数据可算出动滑轮的重力为N.（4）以下选项中不影响滑轮组机械效率的因素是（）A.动滑轮的重力B.绳子与滑轮之间的摩擦C.物体上升的高度4.（2019随州，17）物理实验兴趣小组间开展竞赛活动，甲组出题乙组用实验的方法解答。

科目物理教材北京版学段八年级下册本课标题探究影响滑轮组机械效率的因素教学目标设计知识与技能1．理解有用功、总功的概念2．会使用弹簧测力计和刻度尺测量滑轮组的机械效率3．理解物重、动滑轮重和滑轮与轴的摩擦可以影响滑轮组机械效率过程与方法1.通过猜想、测量、验证不同滑轮组的机械效率不同，以及进一步探索同一滑轮组机械效率是否相同的过程，体会科学探索的过程；2. 通过对滑轮组额外功的测量、对比和分析，培养学生记录数据、分析数据的能力。

情感态度与价值观1.让学生体会，在实际测量中，要尊重实验客观事实。

在认识事物和探索的规律的过程中抓住主要矛盾忽略次要矛盾的重要性。

2.在探究滑轮组机械效率的过程重，体会机械的使用对社会发展的作用，意识到提高机械效率的必要性。

教学重点 1.有用功和总功的讲解2.测量动滑轮对物体的拉力3.记录、分析实验数据教学难点1．如何测量滑轮对重物拉力2．探究滑轮组机械效率与物重是否有关时，避免循环论证教学流程比较不同滑轮组做相同有用功时的机械效率分析、猜想、验证影响滑轮组机械效率不等因素比较相同滑轮组做不同有用功时的机械效率分析、猜想、验证影响滑轮组机械效率不等因素测量滑轮组的机械效率滑轮组的机械效率与动滑轮重有关滑轮组的机械效率与物重有关与提升物体高度无关问题解疑学以致用小结实际测量中，不能忽略次要因素。

探究规律是可抓住要因素忽略次要因素教师活动问题：不同滑轮组，做相同的有用功机械效率相同吗？验证猜想：测量两滑轮组机械效率问题：如何测量滑轮组的机械效率分析学生方案回顾机械效率：滑轮组的机械效率等于有用功与总功的比值，总功是外界对滑轮组的输入功，此时是人手对滑轮组的拉力F做的功，等于绳子末端受到的拉力F乘以绳子末端被拉过的距离S。

滑轮组对外输出的功叫做有用功，那么有用功是哪个力做的功呢？显然是动滑轮对外的拉力T做的功是有用功。

三种情景下的拉力T的大小分析情景一中如果物体在变速上升的过程中，动滑轮对物体的拉力T不等于G,只有使物体匀速上升，动滑轮对物体的拉力T=G，所以这种情景下要想测量滑轮组的机械效率，必须让重物匀速上升。

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。