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机械效率的测量——实验探究题

发布时间:2014-01-31 09:44:48  

1.用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率.实验时,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升.

(1)实验中,将杠杆拉至图中虚线位置,测力计的示数F为 N,钩码总重G为1.0N,钩码上升高度h为0.1m,测力计移动距离s为0.3m,则杠杆的机械效率为 %.请写出使用该杠杆做额外功的一个原因: .

(2)为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关,一位同学用该实验装置,先后将钩码挂在A、B两点,测量并计算得到下表所示的两组数据:

①根据表中数据,请计算出机械效率填到表中。

②根据表中数据,能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关,钩码越重其效率越高”的结论?答: ;请简要说明两条理由: ; .

(3)为提高本实验中杠杆的机械效率,请提—条合理的建议: 。 2.小明利用杠杆进行了系列实验:

(1)在“研究杠杆平衡条件”中,小明需要用到的器材有杠杆及其支架、钩码、尺、线和 。 (2)在实验过程中,未挂钩码时,需调节杠杆在水平位置平衡;调节过程中如发现杠杆左端下倾,小明应将杠杆上的平衡螺母向 端调节(选填“左”或“右”)。

(3)如果在实验中只有8个相同的钩码,杠杆上每格等距,如图,当在A点挂上3个钩码时,小明应将剩余的钩码挂在右侧离中点 格处才能使杠杆在水平位置平衡。

(4)在“研究杠杆的平衡条件”的任务完成之后,又继续使用弹簧秤研究杠杆的机械效率。如下图所示是小明测量杠杆机械效率的实验情景。请再下表中把相关的数据填写完整

3.图20所示的实验装置可以探究杠杆受两个阻力(F2、F3)时的平衡条件。在已调节好的杠杆两端挂上不同数量的钩码,并适当移动钩码的位置,使杠杆水平平衡,记下钩码的数量和位置。通过改

变钩码的数量和位置,按照同样的方法再做两次,将实验得到的数据填在下表。表中数据是以一个钩码

的重力为力的单位,以杠杆的每小格为长度的单位。

l3 1 图20

(1)分析表中的数据,可得杠杆的平衡条件是 。(填写关系式)

(2)在农村还广泛使用的杆秤就利用了上述原理。图21是一根杆秤的示意图。小云设计了如下测量秤砣质量M的实验方案,请你将②、④两步补充完整。

① 用刻度尺测量杆秤上的主要刻度的示数m到提扭O的距离x,并作出m-x关系图象,如图22所示。 ② 用刻度尺测量挂钩到 的距离l;

③ 在m-x关系图象中任意读取两组数据x1、m1和x2、m2;

④ 设杆秤自重G0,重心到提扭的距离l0,据杠杆平衡条件 Mg x1 = + G0 l0

以及 = m2gl + G0 l0 两式相减得 M= (要求用l、x1、x2、m1、m2表示)。

4 配重3 挂钩2 1 图22

(1)根据上表表的数据计算出滑轮组的机械效率并填入表中。

(2)实验时,应_________、__________拉动弹簧测力计,使钩码上升,

并由弹簧测力计读出绳子自由端的_____________的大小;同时用

____________测出钩码升高的高度h。

(3)从表中数据可分析出实验1是用 图做的实验,实验2是用 图做的实验。

(4)通过实验1和实验2的数据分析可得出结论:使用不同的滑轮组提升相同的重物时.动滑轮的个数越多,滑轮组的机械效率 。

(5)比较实验1和实验3可得结论: 使用同一滑轮组, 可以提高滑轮组的机械效率。

(6)当动滑轮重为 N时,使用甲滑轮组提起6N重的钩码刚好不省力。

(7)如图,若每个滑轮重力相同,用此甲、乙两不同滑轮组提升同一重物G,试回答下列问题:

a、拉力F的大小关系是F甲_______F乙。(填>,=,<);

b、若使物体G上升同样高度,则拉力F做的有用功W甲____W乙,总功

W甲总_____W乙总(填>,=,<)

c、甲、乙两装置的机械效率η甲_____η乙。

d、机械效率小的那一装置,促使机械效率较小的原因是_______。

e、在实验中匀速提升物体时,弹簧测力计的示数如图所示,则拉力的

大小 为

。如果拉弹簧测力计时用力较大,使物体运动的速度越来越大了,则测得的滑轮组的机械效率将 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

(8)综合上述结论,提高机械效率的方法有增大有用功,________额外功(选填“增大”或“减小”)。

5.司机师傅很轻松地转动方向盘就能改变汽车的行驶方向,为什么会有这样的效果呢?同学们利用如图所示装置进行了研究,用弹簧测力计拉着绕在大轮上的细绳向上运动时,小轮绕着共同的轴心转动可以提升物体。要使挂在小轮上重力为2N的物体匀速上升10cm,则测力计的示数为0.8N,上升距离为30cm。由此可知,利用此装置可以

,其机械效率是

6.某同学在做“测定滑轮组机械效率”的实验中

(1)他所准备的实验器材有:滑轮,细绳,铁架台,直尺,还需 和 。

(2)实验中需要测的物理量有 、 、 、 。

(4)根据表中的数据画出该同学实验时滑轮组的装置图。

(5)实验中弹簧测力计应该做 运动。

(6)同学乙观察并分析了甲的试验后,认为甲的实验中,可少用一种器材,少

测两个数据也能测出滑轮组的机械效率,通过和甲讨论并经过老师的认定,他的

方案是可行的,请你分析一下,去掉的器材是什么?少测哪两个数据?

答: 、

(7)你认为提高滑轮组机械效率有哪些办法?至少说两种。

7.下图是小明同学斜面机械效率跟什么因素有关的实验装置。

实验时他用弹簧测力计拉着同一物块沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动。实验的部分数据如下:

(1)

中,斜面的机械效率为 ,斜面对物体的摩擦

力 ,是若拉力的作用时间是5S,则拉力的功率是 。(2)通过对上述实验数据的分析,你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是:使用斜面时 (选填“能”或“不能”)省力;斜面越陡,需要的拉力越 。

(3)分析表格中数据可以得出结论:在斜面粗糙程度相同时,斜面越陡,机械效率越 。若要探

究斜面机械效率跟斜面的粗糙程度的关系,应保持 不变。

8.物理活动课上,同学们骑自行车经过一个斜坡,小明沿直线奔向坡顶,小红则沿着“S”形路线骑向坡顶。到达坡顶时两人很有感慨地进行了一番对话,如图15所示。 (1)为了验证小明的说法,他们设计实验测量斜面的机械效率:

①如图16所示,选用的器材有长木板、木块1、木块2各一个,还需要的测量工具是刻度尺和____________。

②在实验过程中应拉动木块1应做___________运动。 ③他们进行了甲、乙、丙三次操作:

以上三次操作过程,能验证小明说法的两次操作是_______________。

④如果小明的说法正确,你选择的两次操作中机械效率的大小关系是_________。

(2)小红的做法所依据的物理知识在实际中还有什么应用,请举出一例:______________。

9.在探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度的关系”实验中,所用的实验器材有:支架,带有滑轮的长木板(滑轮与木板之间的距离是可调的),带挂钩的木块,弹簧测力计,棉布,毛巾,细线等。实验装置如图所示。

(1)小明用弹簧测力计测木块的重力,如图所示,测量时应让木块保持 状态,并依据 条件得出木块重力的大小等于弹簧测力计的示数;

(2)用带有滑轮的长木板做实验有什么好

处? (只答出一条即可) (3)测拉力时,要在木块 时读数。在本探究实验还需要的主要测量工具 。

(4)测得的实验数据如表。

①第4次实验测得的机械效率η= 。

②第3、4、5三次实验,选用木板、棉布、毛巾作为斜面表面的材料是探究斜面的机械效率与 的关系。可以得出 越大,斜面的机械效率 。 ③此探究实验是采用了_____________的物理研究方法。

④根据第1、2、3三次实验的信息,可以得出的初步结论是:在其他条件不变的情况下,斜面倾角越大,所需的拉力越______,斜面的机械效率越______,斜面的机械效率与物重_______ (填“有关”或“无关”)。 ⑤实验中还发现,斜面材料相同时,斜面倾角越小,越____________(选填“省力”或“费力”)。

⑥根据第1、2、3三次实验的信息,在下列四个图中,你认为哪个图能正确表示F与L的关系? 。

10.学习了机械效率知识后,某物理兴趣小组的同学对“斜面的机城效率跟什么因素有关”这一课题提出了一些猜想:A.跟斜面的粗糙程度有关; B.跟斜面的倾斜程度有关;C.跟物体的重力有关;D.跟斜面的长度有关.

为了证实其中的部分猜想是否正确,小明同学设计方案并用相同材料的斜面和物块进行探究.下表反映了他的探究过程.

(1)请你替小明在表中两个空格处填上适当的数据.

(2)通过对比 两次(填实验次数的序号)实验数据,可验证猜想A.

(3)通过对比实验①③据,可以得出的探究结论是:当其它条件一定时,斜面倾斜程度越大,斜面的机械效越 .

(4)若要验证猜想C,应控制不变的量是:斜面长、斜面的倾斜程度和 ,需要改变的量是 .

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