實(shí)驗(yàn)11測量滑輪組的機(jī)械效率

實(shí)驗(yàn)梳理

實(shí)驗(yàn)：測量滑輪組的機(jī)械效率

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

探究滑輪組機(jī)械效率的影響因素。

【實(shí)驗(yàn)器材】

彈簧測力計(jì)、刻度尺、鉤碼、滑輪、細(xì)線和鐵架臺(tái)等。

【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)】

(1)用彈簧測力計(jì)測量鉤碼所受的重力G并填入記錄表；

(2)安裝滑輪組，分別記下鉤碼和繩端(彈簧測力計(jì)掛鉤底部)的位置；

(3)緩慢拉動(dòng)彈簧測力計(jì)，使鉤碼升高，讀出拉力F,用刻度尺測出鉤碼提升的高度h

和繩端移動(dòng)的距離s,將這三個(gè)量填入記錄表；

(4)算出有用功W有用、總功W總、機(jī)械效率n并填入記錄表；

(5)改變鉤碼的數(shù)量，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)。

鉤碼所受提升的高度有用功拉力繩端移動(dòng)總功機(jī)械效率

次數(shù)

的重力G/Nh/m叫r“JF/N的距離s/m

1

2

3

【注意事項(xiàng)】

(1)勻速拉動(dòng)彈簧測力計(jì)，避免突然加速或者減速。

(2)正確測量重物上升的高度和繩端移動(dòng)的距離。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】同一滑輪組，物重越大，機(jī)械效率越高；動(dòng)滑輪越重，機(jī)械效率越低。

31典例精析）

【典例1］某實(shí)驗(yàn)小組在測滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)如表所示，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所

zj\O

123

鉤碼重G/N446

鉤碼上升高度h/m0.10.10.1

繩端拉力F/N1.81.62.4

繩端移動(dòng)距離s/m0.30.4

機(jī)械效率口74.1%62.5%

（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向勻速拉動(dòng)彈簧測力計(jì)，使鉤碼上升。

（2）通過表中數(shù)據(jù)可分析出第2次實(shí)驗(yàn)是用乙（選填“甲”或“乙”）圖所示裝

置做的實(shí)驗(yàn)。

（3）通過第1次實(shí)驗(yàn)和第2次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論：使用不同的滑輪組提升相同

的重物時(shí)，動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)越多（動(dòng)滑輪的質(zhì)量越大），滑輪組的機(jī)械效率越低（選

填“越高”、“不變”或“越低”）。

（4）小組同學(xué)再用第1次實(shí)驗(yàn)中使用的裝置做第3次試驗(yàn)，表中第3次試驗(yàn)中空缺的數(shù)

據(jù)應(yīng)為：繩端移動(dòng)距離s=0.3m,機(jī)械效率n=83.3%。

（5）比較第1次實(shí)驗(yàn)和第3次實(shí)驗(yàn)可得出結(jié)論：使用同一滑輪組，提升的重物越重,

滑輪組的機(jī)械效率越高。

甲乙

解：（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向勻速拉動(dòng)彈簧測力計(jì)，使鉤碼上升。

（2）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，第2次實(shí)驗(yàn)繩端移動(dòng)的距離是鉤碼上升高度的4倍，由圖示

滑輪組可知，實(shí)驗(yàn)使用的是乙圖所示裝置做的實(shí)驗(yàn)。

（3）由表中第1次實(shí)驗(yàn)和第2次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，使用不同的滑輪組提升相同的重物時(shí)，

動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)越多（動(dòng)滑輪的質(zhì)量越大），滑輪組的機(jī)械效率越低。

（4）由表中第1次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，繩端移動(dòng)的距離是鉤碼上升高度的3倍，第三次實(shí)驗(yàn)

使用同樣的裝置，則第3次實(shí)驗(yàn)：繩端移動(dòng)距離s=3h=3XO.lm=O.3m,

機(jī)械效率TI=-5-X100%=^1.X100%=6NXQ.Imxioo%?83.3%..

W總Fs2.4NXQ.3m

（5）由表中第1次實(shí)驗(yàn)和第3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：使用同一滑輪組，提升的重物越重，滑

輪組的機(jī)械效率越高。

答案：（1）勻速；（2）乙；（3）越低；（4）0.3；83.3%；（5）提升的重物越重，滑

輪組的機(jī)械效率越高。

［典例2］某小組同學(xué)在探究滑輪組的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)時(shí)，提出了一些猜想并對(duì)猜

想進(jìn)行驗(yàn)證。

（1）如果影響機(jī)械效率的因素有A、B、C多個(gè)，要研究其與B因素的關(guān)系，需要先控

制其他幾個(gè)因素不變，而改變B因素，從而進(jìn)行研究。

（2）下列A、B是同學(xué)提出的兩個(gè)猜想：

猜想一：兩個(gè)相同滑輪組成的滑輪組，其機(jī)械效率與滑輪組細(xì)線的繞法有關(guān)；

猜想二：兩個(gè)相同滑輪組成的滑輪組，其機(jī)械效率與滑輪組提升的物重有關(guān)。

為了驗(yàn)證上述猜想是否正確，同學(xué)們準(zhǔn)備分別按圖1、圖2、圖3和圖4的滑輪組進(jìn)行實(shí)

驗(yàn)。

驗(yàn)證猜想一的小組應(yīng)按圖1、3或2、4所示的兩個(gè)滑輪組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，若實(shí)驗(yàn)測得兩

滑輪組的機(jī)械效率大小相等（相等/不相等）,則可初步判斷猜想一是錯(cuò)誤的；

驗(yàn)證猜想二的小組應(yīng)按圖1、2或34所示的兩個(gè)滑輪組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，若實(shí)驗(yàn)測得兩

滑輪組的機(jī)械效率大小不相等，則可初步判斷猜想二是正確（正確/錯(cuò)誤）的。

（3）請(qǐng)你為該班同學(xué)提出一種提高滑輪組機(jī)械效率的方法：盡量讓滑輪組滿負(fù)荷工作

（提升可以提升的最大物重）、在轉(zhuǎn)軸上加潤滑油、減輕動(dòng)滑輪的自重等o

解：

（1）要研究其與B因素的關(guān)系，就要控制其他量即A、C不變，改變B；

（2）要探究滑輪組的機(jī)械效率與滑輪組細(xì)線的繞法是否有關(guān)，需要保持除滑輪數(shù)目、規(guī)

格相同，還要提起相同的物重，所以選擇的是圖1、3或圖2、4；若實(shí)驗(yàn)測得兩個(gè)滑輪組

的機(jī)械效率大小相等，說明機(jī)械效率與繞線方法無關(guān)，可初步判斷猜想是錯(cuò)誤的；

要探究滑輪組的機(jī)械效率與滑輪組提升的物重是否有關(guān)，需要保持除滑輪數(shù)目、規(guī)格相

同，還要保持繞線方法相同，所以選擇的是圖1、2或3、4；若實(shí)驗(yàn)測得兩滑輪組的機(jī)械

效率大小不相等，說明機(jī)械效率與物重有關(guān)，可初步判斷猜想是正確的。

（3）要提高機(jī)械效率，要盡量減小額外功、增大有用功，可盡量讓滑輪組滿負(fù)荷工作（提

升可以提升的最大物重）、在轉(zhuǎn)軸上加潤滑油、減輕動(dòng)滑輪的自重等。

答案：（1）B；（2）1、3或2、4；相等；1、2或3、4；正確；

（3）盡量讓滑輪組滿負(fù)荷工作（提升可以提升的最大物重）、在轉(zhuǎn)軸上加潤滑油、減輕

動(dòng)滑輪的自重等。

41對(duì)點(diǎn)練習(xí)）

【訓(xùn)練1】測量如圖所示滑輪組的機(jī)械效率，部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。

實(shí)驗(yàn)鉤碼重力鉤碼上升高度拉力繩端移動(dòng)距離機(jī)械效率

次數(shù)G/Nh/cmF/Ns/cmn

11.051555.6%

21.550.815

32.051.01566.7%

42.0101.03066.7%

（1）實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)緩慢拉動(dòng)彈簧測力計(jì)，使鉤碼豎直向上做勻速運(yùn)動(dòng)。第1次

實(shí)驗(yàn)時(shí)，彈簧測力計(jì)示數(shù)如圖所示，為0.6No

（2）第2次實(shí)驗(yàn)時(shí)所做的有用功為0.075J,滑輪組的機(jī)械效率是62.5%。

（3）分析1、2、3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知,使用同一滑輪組提升重物時(shí)，重物重力越（選

填“大”或“小”），滑輪組的機(jī)械效率越高；分析3、4次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，滑輪組的

機(jī)械效率與鉤碼上升的高度無關(guān)（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）。

（4）結(jié)合生產(chǎn)生活實(shí)際，用滑輪組提升重物時(shí)，下列選項(xiàng)中也可提高機(jī)械效率的是旦。

A.增大繩重

B.減輕動(dòng)滑輪重

C.加快物體提升的速度

解：

(1)實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)緩慢拉動(dòng)彈簧測力計(jì)，使鉤碼豎直向上做勻速運(yùn)動(dòng)。測力計(jì)分度值

為0.1N,第1次實(shí)驗(yàn)時(shí)，彈簧測力計(jì)示數(shù)如圖所示，為0.6N；

(2)第2次實(shí)驗(yàn)時(shí)所做的有用功為：

W有用2=G2h2=1.5NX0.05m=0.075J；

第2次做的總功：W,62=F2S2=0.8NX0.15m=0.12J；

滑輪組的機(jī)械效率是：

T]=W有用2=S075J_X100%=62.5%；

W總20.12.T

(3)分析1、2、3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升重物時(shí)，重物重力越大，滑

輪組的機(jī)械效率越高；

分析3、4次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機(jī)械效率與鉤碼上升的高度無關(guān)；

(4)A.增大繩重，增大了額外功，有用功與總功的比值變小，機(jī)械效率變??；

B.減輕動(dòng)滑輪重，減小了額外功，有用功與總功的比值變大，機(jī)械效率大；

C.由(3)知，滑輪組的機(jī)械效率與鉤碼上升的高度無關(guān)，根據(jù)v=豆，機(jī)械效率與物

t

體提升的速度無關(guān)，

故選Bo

答案：(1)勻速；0.6；(2)0.075；62.5%；(3)大；無關(guān)；(4)B。

【訓(xùn)練2】某小組在“測滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)”中得到的數(shù)據(jù)如表所示，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所

zFo

(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向勻速緩慢拉動(dòng)彈簧測力計(jì)。

(2)小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程中邊拉動(dòng)邊讀數(shù)，彈簧測力計(jì)示數(shù)不穩(wěn)定，應(yīng)該靜止讀數(shù)，

你認(rèn)為他的想法不正確(選填“正確”或“不正確”)，因?yàn)樗麤]有考慮到摩擦

對(duì)滑輪組機(jī)械效率的影響。

（3）用丁圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出表中第4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請(qǐng)將表中的兩個(gè)數(shù)據(jù)填寫完整。

（4）通過比較1、2兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論：使用同一滑輪組提升同一重物時(shí)，滑

輪組的機(jī)械效率與繩子段數(shù)無關(guān)（填實(shí)驗(yàn)次數(shù)的序號(hào)）

（5）通過比較2、3兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論：同一滑輪組提升重物時(shí)，物重越大，

滑輪組的機(jī)械效率越高。（填實(shí)驗(yàn)次數(shù)的序號(hào)）

（6）通過比較3、4兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：不同滑輪組提升相同重物時(shí)，動(dòng)滑輪

越輕，滑輪組機(jī)械效率越高。（不同滑輪組提升相同重物時(shí)，動(dòng)滑輪越重，滑輪組的機(jī)

械效率越低

實(shí)驗(yàn)鉤碼重量鉤碼上升高度繩端拉力繩端移動(dòng)距離機(jī)械效率

次數(shù)G/Nh/mF/Ns/mn

140.12.70.274%

240.11.80.374%

380.13.10.386%

480.12.5________—

（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向勻速緩慢拉動(dòng)彈簧測力計(jì)，這樣測力計(jì)示數(shù)才等于拉力大小;

（2）在彈簧測力計(jì)靜止時(shí)讀出了數(shù)據(jù)，由于不會(huì)克服輪與軸、繩與輪之間的摩擦，所以

測力計(jì)示數(shù)偏小，他的想法是不正確的；

（3）丁圖中，繩子的有效段數(shù)為n=4,繩端移動(dòng)距離s=nh=4X0.1m=0.4m,

滑輪組的機(jī)械效率：

『巴=空二蛇口1_=8。％；

Fs2.5NX0.4m

（4）繩端移動(dòng)距離與物體升高的高度的關(guān)系為s=nh,

所以，結(jié)合表中數(shù)據(jù)可知實(shí)驗(yàn)1、2、3中繩子的有效段數(shù)分別為2、3、3；

再結(jié)合鉤碼的重力可知，實(shí)驗(yàn)1、2、3分別是用甲、乙、丙裝置做的實(shí)驗(yàn)，

根據(jù)控制變量法，研究同一滑輪組的機(jī)械效率與繩子段數(shù)的關(guān)系時(shí)，要控制提升物體的

重力相同、滑輪個(gè)數(shù)也相同，只改變繩子的有效段數(shù)，所以應(yīng)比較1、2兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；

通過比較1、2兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論：使用同一滑輪組提升同一重物時(shí)，滑輪組的機(jī)械

效率與繩子段數(shù)無關(guān)；

（5）研究同一滑輪組提升重物時(shí)，機(jī)械效率與物重的關(guān)系時(shí)，要控制滑輪個(gè)數(shù)相同、繩

子的段數(shù)相同，只改變物體的重力，故通過比較2、3兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論：同一滑輪

組提升重物時(shí)，物重越大，滑輪組的機(jī)械效率越高。

（6）通過比較3、4兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，即對(duì)應(yīng)的圖丙、圖丁兩裝置，滑輪組不同，提升的

重物相同，動(dòng)滑輪越重機(jī)械效率越小，故可得出結(jié)論：不同滑輪組提升相同重物時(shí)，動(dòng)

滑輪越輕，滑輪組的機(jī)械效率越高。（不同滑輪組提升相同重物時(shí)，動(dòng)滑輪越重，滑輪

組的機(jī)械效率越低）

答案：（1）勻速；（2）不正確；摩擦；（3）0.4；80%；（4）1、2；（5）2、3；（6）

不同滑輪組提升相同重物時(shí)，動(dòng)滑輪越輕，滑輪組的機(jī)械效率越高（或不同滑輪組提升

相同重物時(shí)，動(dòng)滑輪越重，滑輪組的機(jī)械效率越低。

4r真題感悟）

1.（2024?綿陽中考）某同學(xué)用彈簧測力計(jì)、刻度尺、鉤碼等實(shí)驗(yàn)器材，測量如圖甲、乙所

示的滑輪組的機(jī)械效率，正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后，測出的數(shù)據(jù)如下表：

物理量實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)3

鉤碼所受總重力G/N464

鉤碼上升的高度h/m0.10.10.1

繩端拉力F/N2.02.81.4

繩端移動(dòng)的距離s/m0.30.30.5

機(jī)械效率1]67%71%?

（1）通過分析表中數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)2獲得的數(shù)據(jù)，是使用甲（選填“甲”或“乙”）

圖所示裝置獲得的；

（2）對(duì)比實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2的數(shù)據(jù)，可以得出D；（選填序號(hào)）

A.提升相同重量的鉤碼，滑輪組中動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)越多，滑輪組的機(jī)械效率越低

B.提升相同重量的鉤碼，滑輪組中動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)越多，滑輪組的機(jī)械效率越高

C.同一滑輪組的機(jī)械效率隨鉤碼重力的變化而變化，鉤碼重力越大，機(jī)械效率越低

D.同一滑輪組的機(jī)械效率隨鉤碼重力的變化而變化，鉤碼重力越大，機(jī)械效率越高

（3）實(shí)驗(yàn)3中滑輪組的機(jī)械效率是57%。

解：（1）實(shí)驗(yàn)2中，根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，s=3h,即承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=3,所以使

用圖甲做的實(shí)驗(yàn)；

（2）由實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2的數(shù)據(jù)分析：同一滑輪組的機(jī)械效率隨鉤碼重力的變化而變化,

鉤碼重力越大，機(jī)械效率越高：故D正確；

故選：D。

（3）實(shí)驗(yàn)3中，根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，s=5h,即承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=5,

第3次實(shí)驗(yàn)滑輪組的機(jī)械效率：

x

nT]-W-a100%=獸Fs=泮1.4；NX?0.?5mX100%~57%；

答案：（1）甲；（2）D；（3）57%o

2.（2023?懷化中考）提高機(jī)械效率能夠充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的作用，一組同學(xué)在“測量滑輪

組的機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)如表所示。

次數(shù)物體的重力提升的高度拉力繩端移動(dòng)的距離機(jī)械效率

G/Nh/mF/Ns/mn

120.110.366.7%

230.11.40.371.4%

340.11.80.3

440.21.80.674.1%

（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)盡量豎直向上勻速（選填“勻速”或“力口速”）拉動(dòng)彈簧測力計(jì)。

（2）計(jì)算出第3組實(shí)驗(yàn)的有用功0.4J,機(jī)械效率是74.1%（結(jié)果精確到0.1%）。

（3）分析比較第1、2、3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以判定，使用同一個(gè)滑輪組提升物體時(shí)，被提升

的物體越重，滑輪組的機(jī)械效率越高（選填“越高”或“越低”或“不變”）；

分析比較第3、4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得，機(jī)械效率與物體上升的高度無關(guān)（選填“有關(guān)”

或“無關(guān)”）o

解：

（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向勻速緩慢拉動(dòng)彈簧測力計(jì)，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，拉力大小才等

于測力計(jì)示數(shù)；

（2）根據(jù)第3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，有用功為：Ww=Gh=4NX0.1m=0.4J；

總功為：“^^=Fs=1.8NX0.3m=0.54J；

第3次實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率：口=*=0.JJ-474.1%；

W總0.54J

（3）比較第1、2、3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，提升高度相同，繩子自由端移動(dòng)的距離相同，說

明使用的是同一滑輪組，但物重不同，且物重越大，滑輪組的機(jī)械效率越高；

分析比較第3、4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，使用相同的滑輪組提升相同的物體，物體上升的高度

不同，機(jī)械效率相同，這說明機(jī)械效率與物體上升的高度無關(guān)。

答案：（1）勻速；（2）0.4；74.1%；（3）越高；無關(guān)。

3.（2023?湘潭中考）用圖所示裝置測量滑輪組的機(jī)械效率，部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

實(shí)驗(yàn)鉤碼重力鉤碼上升高度拉力繩子自由端移動(dòng)距離機(jī)械效率

次數(shù)G/Nh/cmF/Ns/cmn

12.051.01566.7%

24.051.81574.1%

34.0101.83074.1%

46.052.515

（1）實(shí)驗(yàn)過程中，緩慢豎直拉動(dòng)彈簧測力計(jì)，使鉤碼向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。第1

次實(shí)驗(yàn)時(shí)，鉤碼上升的時(shí)間為3s,此過程中，繩子自由端上升的速度為0.05m/s。

（2）第4次實(shí)驗(yàn)時(shí)所做的有用功為0.3J,滑輪組的機(jī)械效率是80%o

（3）分析1、2、4次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升重物時(shí)，重物重力越」

（選填“大”或“小”），滑輪組的機(jī)械效率越高；分析2、3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，滑輪

組的機(jī)械效率與鉤碼上升的高度無關(guān)（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）。

（4）用滑輪組提升重物時(shí)，下列選項(xiàng)中也可提高機(jī)械效率的是Ao

A.換用更輕的動(dòng)滑輪

B.加快提升物體的速度

解：（1）實(shí)驗(yàn)過程中，緩慢豎直拉動(dòng)彈簧測力計(jì)，使鉤碼向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。第1次

實(shí)驗(yàn)時(shí)，鉤碼上升的時(shí)間為3s,此過程中，繩子自由端上升的速度為：

s15cm0.15m八入「，

v=—=——==0.05m/s。

t3s3s

（2）第4次實(shí)驗(yàn)時(shí)所做的有用功為：Ww=Gh=6.0NX0.05m=0.3J；W,g=Fs=2.5NX

W有03T

0.15m=0.375J；滑輪組的機(jī)械效率為：T]=—S-=U'=80%°

Wa0.375J

（3）分析1、2、4次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升重物時(shí)，重物重力越大，滑

輪組的機(jī)械效率越高；

分析2、3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機(jī)械效率與鉤碼上升的高度無關(guān)。

（4）A.換用更輕的動(dòng)滑輪，所做的額外功越少，機(jī)械效率越高，故A符合題意；

B.加快提升物體的速度。機(jī)械效率不變，故B不符合題意。

故選：Ao

答案：（1）勻速直線；0.05；（2）0.3；80；（3）大；無關(guān)；（4）A。

4.（2023?棗莊中考）提高機(jī)械效率可以充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的作用，對(duì)節(jié)能減排、提高經(jīng)濟(jì)

效益有重要的意義。某科技創(chuàng)新小組根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)和客觀事實(shí)，對(duì)影響滑輪組機(jī)械效率

的因素作出如下猜想：

猜想I：滑輪組的機(jī)械效率與物體被提升的高度有關(guān)

猜想H：滑輪組的機(jī)械效率與動(dòng)滑輪的重力有關(guān)

猜想III:滑輪組的機(jī)械效率與所提物體的重力有關(guān)

根據(jù)猜想，運(yùn)用如圖甲、乙、丙所示的裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究，測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所

小O

實(shí)驗(yàn)鉤碼的重力鉤碼上升高度繩端拉力繩端移動(dòng)的距離機(jī)械效率

次數(shù)G/Nh/mF/Ns/mn

120.10.900.374.1%

240.11.500.388.9%

340.11.250.4

440.21.500.688.9%

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)沿豎直方向勻速緩慢向上拉動(dòng)彈簧測力計(jì)；

（2）分析表中數(shù)據(jù)可知：第3次實(shí)驗(yàn)是利用了圖丙的裝置完成的，它的機(jī)械效率

n=80%；

（3）比較2、4兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可驗(yàn)證猜想I是錯(cuò)誤（選填“正確”或“錯(cuò)誤”）

的；

（4）通過比較1、2（填實(shí)驗(yàn)序號(hào)）兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論：同一滑輪組提升重物

時(shí)，物重越大，滑輪組的機(jī)械效率越高；

（5）通過比較2、3兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：不同滑輪組提升相同重物時(shí)，動(dòng)滑輪越

重，滑輪組的機(jī)械效率越低

甲乙丙

解：（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要讀出測力計(jì)的示數(shù)，所以需要?jiǎng)蛩倬徛睦瓌?dòng)測力計(jì)，方便讀數(shù)。

（2）由表中數(shù)據(jù)可得，鉤碼移動(dòng)的距離為0.1m時(shí)，繩子端移動(dòng)的距離為0.4m,則繩子

的股數(shù)為：n=任也=4,即動(dòng)滑輪上有4股繩，所以丙圖符合題意。

0.1m

由表中數(shù)據(jù)可得，有用功為：W^r=G3h3=4NX0.1m=0.4J；

總功為：M^=F3s3=1.25NX0.4m=0.5J；

機(jī)械效率為：“=上~=°?.=80%；

W總0.5.T

（3）對(duì)比2、4的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，其它條件不變，只改變物體提升的高度，機(jī)械效率是不變

的，所以猜想I是錯(cuò)誤的。

（4）要想得到同一滑輪組提升重物時(shí)，物重越大，滑輪組的機(jī)械效率越高的結(jié)論，需要

保證滑輪組不變，重物提升的高度也不變，只改變重物的重力，所以表中1、2號(hào)實(shí)驗(yàn)符

合條件。

（5）對(duì)比2、3次實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，重物的重力不變，提升的高度也不變，但滑輪組中動(dòng)

滑輪的個(gè)數(shù)增多了，且動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)越多，機(jī)械效率越低，所以可得結(jié)論：不同滑輪組提

升相同重物時(shí)，動(dòng)滑輪越重，滑輪組的機(jī)械效率越低。

答案：（1）勻速；（2）丙；80%；（3）錯(cuò)誤；（4）1、2；（5）越低。

5.（2023?綏化中考）如圖所示，在“測量滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，利用圖2甲、乙、

丙三個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表。（鉤碼規(guī)格相同、動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)越多重

力越大）

實(shí)驗(yàn)鉤碼重力提升高度繩端拉力繩端移動(dòng)距離機(jī)械效率

次數(shù)G/Nh/mF/Ns/mn

140.10.3

280.13.20.383.3%

380.12.00.580.0%

（1）在實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)沿豎直方向勻速拉動(dòng)彈簧測力計(jì)。

（2）第一次實(shí)驗(yàn)中，如圖1所示，彈簧測力計(jì)的示數(shù)是1.8N,機(jī)械效率是74.1%

（精確到0.1%）。

（3）由1、2兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：使用同一滑輪組，物重越大，機(jī)械效率越高。

（4）由。兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：使用不同滑輪組提升相同重物，動(dòng)滑輪越重，

機(jī)械效率越低。

（5）在第三次實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上，如圖2丁所示改變繩端拉力方向，測得的滑輪組機(jī)械

效率將偏低。（選填“偏高”、“偏低”或“不變”）

□

甲乙丙1

圖1圖2

解：（1）實(shí)驗(yàn)中要沿豎直方向勻速拉動(dòng)彈簧測力計(jì)，彈簧測力計(jì)示數(shù)不變，便于讀數(shù);

（2）圖示彈簧測力計(jì)的IN之間平均分成5等份，所以其分度值為0.2N；指針?biāo)甘镜?/p>

刻度值為L8N；

第一次實(shí)驗(yàn)機(jī)械效率：

1］二一有用，義100%=至X100%=您XS5-XlOO%小74.1%；

W總Fs1.8NXQ.3m

（3）由1、2兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組，物重越大，機(jī)械效率越高；

（4）比較第2、3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：使用不同的滑輪組提升相同的重物時(shí)，動(dòng)滑

輪越重，滑輪組的機(jī)械效率越低；

（5）在丁圖中，若拉力F向右傾斜，則拉力的力臂變小，拉力變大，總功變大，有用功

不變，故測出的機(jī)械效率將偏低。

答案：（1）勻速；（2）1.8；74.1%；（3）使用同一滑輪組，物重越大，機(jī)械效率越高；

（4）2、3；（5）偏低。

6.（2022?銅仁中考）課后延時(shí)服務(wù)社團(tuán)活動(dòng)中，“勇創(chuàng)”興趣小組計(jì)劃探究“影響滑輪組

機(jī)械效率的因素”的實(shí)踐活動(dòng)，提出如下科學(xué)猜想：

猜想一：滑輪組機(jī)械效率可能與被提升物體的重力大小有關(guān)；

猜想二：滑輪組機(jī)械效率可能與被提升物體的高度有關(guān)。

現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材支架、細(xì)繩、輕質(zhì)滑輪2個(gè)、彈簧測力計(jì)（量程合適）、規(guī)格2N的鉤碼多

個(gè)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。請(qǐng)你協(xié)助“勇創(chuàng)”興趣小組完成實(shí)驗(yàn)。

（1）除上述實(shí)驗(yàn)器材，完成該實(shí)驗(yàn)還需要的測量工具是刻度尺。

（2）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表：

次數(shù)物體重力（N）物體上升的彈簧測力計(jì)的繩子自由端移動(dòng)機(jī)械效率

高度（cm）示數(shù)（N）的距離（cm）

12101.03066.7%

24101.730???

36102.43083.3%

①根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，第二次實(shí)驗(yàn)時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為78.4%；

②分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出結(jié)論同一滑輪組，物體提升相同高度，物體越重,機(jī)械效率

越高；

③若要驗(yàn)證猜想二，你的關(guān)鍵操作是控制物體的重力、動(dòng)滑輪的重力都相同，且繞繩

方法相同，改變物體被提升的高度。

4

■

解：

（1）根據(jù)ii=-^=&Lxio。％知實(shí)驗(yàn)中需要用彈簧測力計(jì)測量物體的重力和拉力，

W總Fs

用刻度尺測量繩子自由端和物體上升的高度，因此實(shí)驗(yàn)中還需要刻度尺；

（2）①第二次實(shí)驗(yàn)滑輪組的機(jī)械效率是：

『即用=電><100%=理X0jm_778.4%；

W總Fs1.7NXQ.3m

②分析表中數(shù)據(jù)可知：同一滑輪組，物體提升相同高度，物體越重，滑輪組的機(jī)械效率

越高；

③若要驗(yàn)證猜想二，即驗(yàn)證滑輪組機(jī)械效率可能與被提升物體的高度有關(guān)，需要控制物

體的重力、動(dòng)滑輪的重力都相同，且繞繩方法相同，改變物體被提升的高度。

答案：（1）刻度尺；（2）①78.4%；②物體越重；③控制物體的重力、動(dòng)滑輪的重力都

相同，且繞繩方法相同，改變物體被提升的高度。

7.（2022?襄陽中考）某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量滑輪組的機(jī)械效率，相關(guān)數(shù)據(jù)記錄

在下表中。

實(shí)驗(yàn)鉤碼重鉤碼上升高度拉力繩端移動(dòng)距離機(jī)械效率

次數(shù)G/Nh/cmF/Ns/cmn

11.0100.63055.6%

22.0101.030

34.0101.63083.3%

（1）實(shí)驗(yàn)中，使用滑輪組提升重物時(shí)，應(yīng)豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測力計(jì)；

（2）第二次實(shí)驗(yàn)中，滑輪組的機(jī)械效率為66.7%；

（3）分析1、2、3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升重物時(shí)，重物越重（選

填“重”或“輕”），滑輪組的機(jī)械效率越高；

（4）小琪同學(xué)在僅改變提升物體速度的情況下，又做了上述第三次實(shí)驗(yàn)，結(jié)果會(huì)發(fā)現(xiàn)滑

輪組的機(jī)械效率不變（選填“變大”“變小”或“不變”）。

i

G

解：

(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該勻速豎直向上拉動(dòng)彈簧測力計(jì)，以保證拉力大小恒定；

(2)由表中數(shù)據(jù)可知，不計(jì)繩重與摩擦，滑輪組的機(jī)械效率：

=2,ONXQ.ImxiOo%?=66.7%；

W總Fs1.ONX0.3m

(3)分析1、2、3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升重物時(shí)，重物重力越大，滑

輪組的機(jī)械效率越高；

(4)影響機(jī)械效率的只有摩擦力、繩子重力、動(dòng)滑輪重力，僅改變提升物體速度的情況

下，又做了上述第三次實(shí)驗(yàn)，結(jié)果會(huì)發(fā)現(xiàn)滑輪組的機(jī)械效率不變。

答案：(1)勻速；(2)66.7%；(3)重；(4)不變。

8.(2022?南通中考)用圖甲滑輪組做“探究動(dòng)滑輪的重對(duì)滑輪組機(jī)械效率的影響”實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)中把不同的磁鐵吸附在動(dòng)滑輪邊框上以改變滑輪的重，每次實(shí)驗(yàn)都勻速拉動(dòng)繩端使

物體上升10cm?不計(jì)繩重，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表。

次數(shù)G物/NG動(dòng)/NF/N“/%

16.00.32.290.9

26.01.0▲▲

36.01.92.969.0

46.03.23.458.8

(1)每次實(shí)驗(yàn)繩端移動(dòng)距離為30cm；

(2)第2次實(shí)驗(yàn)中拉力F的示數(shù)如圖乙，讀數(shù)為2.5N,第2次實(shí)驗(yàn)滑輪組的機(jī)械

效率為80%。分析數(shù)據(jù)可知：在物重不變的情況下，動(dòng)滑輪越重滑輪組的機(jī)械效

率越低;

(3)實(shí)驗(yàn)中若僅增大繩端移動(dòng)的距離，則滑輪組的機(jī)械效率將不變；

(4)本實(shí)驗(yàn)中，在物重不變的情況下，動(dòng)滑輪變重時(shí)，由摩擦引起的額外功占總額外功

的比例變小(選填“變大”“變小”或“不變”)。

甲乙

解：(1)從圖中可知n=3,每次實(shí)驗(yàn)繩端移動(dòng)距離s=nh=3X10cm=30cm=0.3m；

W有用

(2)測力計(jì)的分度值為0.1N,讀數(shù)為2.5N,第2次實(shí)驗(yàn)滑輪組的機(jī)械效率11=二誓=

心

91=9—=￡-=6.°N=80%。分析數(shù)據(jù)可知：在物重不變的情況下，從實(shí)驗(yàn)1

FsFXnhnF3X2.5N

至實(shí)驗(yàn)4,動(dòng)滑輪的重力逐漸變大，滑輪組的機(jī)械效率逐漸變小，故動(dòng)滑輪越重滑輪組的

機(jī)械效率越低；

(3)實(shí)驗(yàn)中若僅增大繩端移動(dòng)的距離，根據(jù)9=F饕=型=9—=里-可知滑輪

W總FsFXnhnF

組的機(jī)械效率將不變；

(4)四次實(shí)驗(yàn)中，物體上升的高度h=10cm=0.1m,有用功W有用=Gh=6.0NX0.1m=

0.6J,

第1次實(shí)驗(yàn)中，克服動(dòng)滑輪的重力所做的額外功W動(dòng)l=G動(dòng)lh=0.3NX0.1m=0.03J,

總功W總i=Fis=2.2NX0.3m=0.66J,

摩擦引起的額外功W摩i=W總1-W有用-W動(dòng)i=0.66J-0.6J-O.O3J=O.O3J,

摩擦引起的額外功占總額外功的比例為:—°。03J---=50%；

W動(dòng)1+W摩10.03.T+0.03.T

第4次實(shí)驗(yàn)中，克服動(dòng)滑輪的重力所做的額外功W動(dòng)4=G動(dòng)4h=3.2NX0.1m=0.32J,

總功W總4=F4s=3.4NX0.3m=L02J,

摩擦引起的額外功W摩4=W總4-W有用-W動(dòng)4=1.02J-0.6J-0.32J=0.1J,

W摩4—0.1J

摩擦引起的額外功占總額外功的比例為:

w動(dòng)4+W摩4o.32.T+0.1.T

本實(shí)驗(yàn)中，在物重不變的情況下，動(dòng)滑輪變重時(shí)，由摩擦引起的額外功占總額外功的比

例變小。

答案：(1)30；(2)2.5；80；低;(3)不變;(4)變小。

9.(2023?長春模擬)如圖是智慧小組”測滑輪組的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)裝置。測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)

據(jù)如表。

實(shí)驗(yàn)物重物體上升高度拉力繩端移動(dòng)距離機(jī)械效率

次數(shù)G/Nh/mF/Ns/mn

110.10.60.355.6%

220.11.00.366.7%

340.11.80.3

(1)實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)豎直向上勻堀E拉動(dòng)彈簧測力計(jì)。

(2)第三次實(shí)驗(yàn)中滑輪組的機(jī)械效率是74.1%o

(3)分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，同一滑輪組，物重越大,滑輪組的機(jī)械效率越高。

(4)若在第三次實(shí)驗(yàn)中，物體上升的速度為則拉力F的功率為0.54W

(5)創(chuàng)新小組也利用重為IN、2N、4N的物體進(jìn)行了三次實(shí)驗(yàn)，每次測得的機(jī)械效率均

大于智慧小組的測量值，則創(chuàng)新小組測量值偏大的原因可能是一三o(填字母)

A.測拉力時(shí)，彈簧測力計(jì)未調(diào)零，指針指在零刻度線下方

B.彈簧測力計(jì)每次拉動(dòng)物體時(shí)均加速上升

C.所使用的動(dòng)滑輪的重力小于智慧小組

解：(1)實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測力計(jì)，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，拉力等于

測力計(jì)示數(shù)；

(2)第三次實(shí)驗(yàn)中滑輪組的機(jī)械效率是：

廣工型=皿辿_1』74.1%；

W總Fs1.8NX0.3m

(3)縱向分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，同一滑輪組，物重越大，滑輪組的機(jī)械效率越高；

(4)若在第三次實(shí)驗(yàn)中，F(xiàn)=1.8N,物體上升的速度為O.lm/s,則繩子自由端的速度：

v=3XO.lm/s=O.3m/s,

則拉力F的功率為：

P=t=￡^-=Fv=1.8NX0.3m/s=0.54W；

tt

（5）A.測拉力時(shí)，彈簧測力計(jì)未調(diào)零，指針指在零刻度線下方，拉力測量大了，機(jī)械

效率變小，不符合題意；

B.彈簧測力計(jì)每次拉動(dòng)鉤碼時(shí)均加速上升，拉力變大，機(jī)械效率變小，不符合題意；

C.使用的動(dòng)滑輪的重力小于智慧小組，克服動(dòng)滑輪做的功減小，額外功減小，機(jī)械效率

變大，符合題意；故選C。

答案：（1）勻速緩慢；（2）74.1%；（3）越大；（4）0.54；（5）C。

10.（2024?黃岡模擬）探究小組為探究影響滑輪組的機(jī)械效率的因素，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，

數(shù)據(jù)如表所示。

鉤碼重力提升高度有用功拉力總功

次數(shù)機(jī)械效率

（N）（cm）（J）（N）（J）

11.0400.41.10.8845%

21.5400.61.41.1254%

32.0301.7

42.5401.02.01.6063%

（1）請(qǐng)把表格中三個(gè)未完成的空補(bǔ)充完整。

（2）甲同學(xué)根據(jù)表格數(shù)據(jù)可以得出鉤碼重力逐漸增大，滑輪組機(jī)械效率增大（選

填“增大”、“減小”或“不變”）。請(qǐng)你解釋出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因動(dòng)滑輪重力不變，

隨著鉤碼重力增大，有用功在總功中所占的比例增大，機(jī)械效率變大o

（3）乙同學(xué)進(jìn)一步研究，測出動(dòng)滑輪的質(zhì)量為100g,根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)得出：總功總是

大于有用功與克服動(dòng)滑輪重力的功之和，即：W,&>W<+W他猜測還有繩重、各

種摩擦因素影響機(jī)械效率。（答一種因素即可）

（4）丙同學(xué)計(jì)算出每一組總功與有用功和克服動(dòng)滑輪重力的功的差值A(chǔ)W=W總-W有

-W鈴，通過比較第1、2和4組的數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)重物的重力越大，差值A(chǔ)W越大（選

“越大”、“越小”或“不變”），請(qǐng)你利用所學(xué)知識(shí)對(duì)此作出解釋所掛鉤碼增多，

摩擦力增大，額外功增多。

F

解：(1)由表中數(shù)據(jù)，第3次實(shí)驗(yàn)的有用功：W；r=Gh=2NX0.3m=0.6J；

繩子有效段數(shù)為2,根據(jù)s=nh,繩子自由端移動(dòng)的距離s=2h=2X0.3m=0.6m,

總功：''A^、=Fs=1.7NX0.6m=L02J；

機(jī)械效率：n=*=96J459%；

W總1.02.T

鉤碼重力提升高度有用功拉力總功

次數(shù)機(jī)械效率

(N)(cm)(J)(N)(J)

11.0400.41.10.8845%

21.5400.61.41.1254%

32.0300.61.71.0259%

42.5401.02.01.6063%

(2)縱向比較表中數(shù)據(jù)，鉤碼重力逐漸增大，滑輪組的機(jī)械效率增大；

原因：動(dòng)滑輪重力不變，隨著鉤碼重力增大，有用功在總功中所占的比例增大，機(jī)械效

率變大。

(3)實(shí)驗(yàn)中，額外功為克服動(dòng)滑輪重力做的功與克服繩重、各種摩擦做的功之和，即繩

重、各種摩擦也會(huì)影響機(jī)械效率;

(4)在計(jì)算出每一組總功與有用功和克服動(dòng)滑輪重力的功的差值A(chǔ)W=W總-W有-W輪,

即克服繩重和繩子與輪之間的摩擦做的功時(shí)，要控制物體提升的高度相同，故應(yīng)通過比

較第1、2和4組的數(shù)據(jù);

△\￥1=\￥總1-W有1-W輪=0.88J-0.4J-G輪h=0.48J-G輪h；

AW2=W總2-W有2-W輪=1.12J-0.6J-G輪h=0.52J-G輪h；

△\￥3=\￥總3-w有3-W輪=1.60J-l.OJ-G輪h=O.6J-G輪h；

故重物的重力越大，差值A(chǔ)W越大，原因是：所掛鉤碼增多，摩擦力增大，額外功增多。

答案：(1)如上表所示；

(2)增大；動(dòng)滑輪重力不變，隨著鉤碼重力增大，有用功在總功中所占的比例增大，機(jī)

械效率變大；

（3）繩重、各種摩擦；

（4）4；越大，所掛鉤碼增多，摩擦力增大，額外功增多。

11.（2023?邵陽模擬）某物理興趣小組在測量滑輪組的機(jī)械效率，實(shí)驗(yàn)過程如下：

①用彈簧測力計(jì)測量沙和袋所受總重力G并填入表格.

②按圖安裝滑輪組，分別記下沙袋和繩端的位置.

③勻速拉動(dòng)彈簧測力計(jì)，使沙袋升高，讀出拉力F的值，用刻度尺測出沙袋上升的高度

h和繩端移動(dòng)的距離s,將這三個(gè)量填入表格.

④算出有用功W有，總功W總，機(jī)械效率1

⑤改變沙袋中沙子的重量，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn).

次數(shù)沙和袋所受的提升高度有用功拉力繩端移動(dòng)的總功機(jī)械效率

總重力G/Nh/mW有/JF/N距離s/mW總/Jn

10.60.20.120.30.1866.7%

20.90.20.180.40.60.24

31.2