测量滑轮组机械效率

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。

探讨【2 】试验报告单
进行试验与收集证据：
1. 用弹簧测力计测量钩码所受的重力G 并填入表格;
2. 按照图12.3-2安装滑轮
组,分离记下钩码和弹簧测
力计的地位;
3. 迟缓拉动弹簧测力计,使钩
码升高,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. 算出有效功W 有.总功W 总.
机械效力η并填入表格;
5. 转变钩码的数目,反复上述
试验.
评估：
⑴在三次试验中测得的滑轮组的机械效力一样吗？
⑵在应用滑轮组晋升物体时,其机械效力重要与哪些身分有关？..
交换与合作：。

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。

测量滑轮组的机械效率实验系列问题（1）【实验目的】测量滑轮组的机械效率。

【实验器材】刻度尺、弹簧测力计、钩码（重量已知）、铁架台、滑轮组、长约2米的细线【进行实验】1、照图28-1那样，把实验装置安装好，分别记下钩码和弹簧测力计的位置（离桌面或地面的高度）。

2、匀速向下拉动弹簧测力计，使钩码升高，从弹簧测力计上读出拉力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，填入记录表中。

3、算出有用功W有用、总功W总、机械效率η，填入记录表中。

4、照图28-2那样，把实验装置安装好，匀速向上拉动弹簧测力计重做上面的实验。

【实验记录】实验装置钩码总重力G/N钩码上升高度h/m有用功W有用/J拉力F/N拉力移动距离s/m总功W总/J机械效率η【评估与交流】1、各种机械的机械效率总是费功，要想提高机械效率，关键是减少额外功。

2、当滑轮受到的摩擦阻力很小时，如果挂在动滑轮下的钩码增加，则滑轮组的机械效率就提高，这是因为有用功增大，但额外功基本没有发生变化。

3、测某机器的机械效率时，记录了如下的四个结果。

其中肯定错误的是（）A、100%B、120%C、60%D、80%在“测定滑轮组机械效率”实验中。

（1）实验所必需是器材有：铁架台、滑轮组、细线、钩码和________。

（2）求有用功应测出的物理量是________________；求总功应测出的物理量是_____。

（3）根据实验测定的物理量计算机械效率的表达式是____________________。

（4）下面的表格是两组同学实验时测得的两组平均数据，根据表中所给的数据，计算表中未知的数据，并填入表中：组别每个滑轮组含滑轮个数钩码重G/N钩码升高的高度h/m拉力F/N弹簧测力计移动的距离s/m机械效率甲组一个定滑轮一个动滑轮9．8 0．1 5．6 0．2 乙组二个定滑轮二个动滑轮9．8 0．1 2．4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 2.5 92 6 5 2.5 183 6 8 2.524（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，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：_____________________________________________________.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 4.2 79.4中等提升速度10 4.2 79.4较大提升速度10 4.2 79.4在小军的实验中，你得到的结论是：________________________________________。

测量滑轮组的机械效率的原理一、机械效率的定义机械效率是指滑轮组在传递力量时，输入功与输出功的比值，用来衡量滑轮组的工作效率。

机械效率通常用η表示，其计算公式为：η = (输出功 / 输入功) × 100%二、机械效率的计算方法要测量滑轮组的机械效率，首先需要测量输入功和输出功。

输入功可以通过测量输入力的大小以及作用在滑轮组上的力臂长度，再乘以输入力的位移来计算。

输出功可以通过测量输出力的大小以及作用在滑轮组上的力臂长度，再乘以输出力的位移来计算。

1. 测量输入功测量输入功的方法有多种，常用的方法是通过测力计来测量输入力的大小。

测力计可以将力的大小转化为电信号输出，可以直接读取。

2. 测量输出功测量输出功的方法与测量输入功类似，也可以使用测力计来测量输出力的大小。

同样地，测力计可以将力的大小转化为电信号输出，可以直接读取。

3. 计算机械效率根据机械效率的定义，将测得的输入功和输出功代入计算公式中，即可得到滑轮组的机械效率。

三、影响机械效率的因素滑轮组的机械效率受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 摩擦损失滑轮组中的滑动摩擦会导致能量的损失，降低机械效率。

为了减小摩擦损失，可以加入润滑剂或使用滚动轴承等减少滑动摩擦的装置。

2. 弹性变形滑轮组中的零件在受力时会发生弹性变形，这也会导致能量的损失。

为了减小弹性变形带来的损失，可以选择材料较为刚性的零件或者增加支撑结构，提高整体的刚度。

3. 功率损耗在滑轮组的传动过程中，由于零件的几何形状和尺寸等因素，会产生一定的功率损耗。

为了减小功率损耗，可以优化滑轮组的设计，减少零件间的间隙和不必要的摩擦面。

4. 传动链路的不精确滑轮组的机械效率还受到传动链路的不精确性的影响。

传动链路的不精确包括链条的松弛、轴承的磨损等因素，这些都会降低滑轮组的机械效率。

因此，定期检查和维护传动链路是保持滑轮组高效工作的重要措施。

滑轮组的机械效率是衡量其工作效率的重要指标。

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。