機械效率影響因素

機械效率影響因素簡單機械的機械效率是力學中的重點和難點,也是中考幾乎每年必考的一個知識點。為了較好地理解各種簡單機械的做功情況,就要弄清有用功、額外功和總功的概念:有用功:機械對物體做的功,是目的.額外功:不需要但不得不做的功,例如克服機械間的摩擦做功.總功:人(動力)對機械做的功.最常見的簡單機械有三種:滑輪組、杠桿和斜面。下面就這三種簡單機械模型來討論一下簡單機械的機械效率影響因素。探究影響滑輪組機械效率的因素〔豎放〕滑輪組的機械效率〔不計摩擦〕任何一種機械的機械效率都是有用功除以總功。所以整個思路就是找到有用功和總功。任何一種機械的機械效率都是有用功除以總功。所以整個思路就是找到有用功和總功。使用機械時首先要明白用它的目的是什么？是在豎直方向上移動距離還是在水平方向上移動距離。如果是在豎直方向上移動距離，那么就要克服重力做功；如果要是在水平方向上移動距離，那么就要克服摩擦力做功。滑輪豎放，目的是讓物體在豎直方向上移動一段距離，所以有用功是克服重力作用W有滑輪豎放，目的是讓物體在豎直方向上移動一段距離，所以有用功是克服重力作用W有=Gh，W總=FS，再根據滑輪組力和距離的關系，一步一步的進行變形。S=nh，F=〔G物+G動〕/n因此滑輪組的機械效率與物重與輪重有關：〔1〕滑輪越重，滑輪組的機械效率越低，可以理解為滑輪越重，做的額外功越多；〔2〕物體越重，滑輪組的機械效率越低，可以理解為做的有用功多，機械效率越高1．在“探究影響滑輪組機械效率的因素”實驗中，某同學用如下圖的同一滑輪組分別做了三次實驗，實驗數據記錄如下：首先確定繩子股數首先確定繩子股數n?？磁c動滑輪直接相連的有幾根繩，n就等于幾。然后就要知道S=nh，F=〔G物+G動〕/n。(1)寫出表中標有編號①、②和③的空格處的數據?(2)在實驗操作中應該怎樣拉動彈簧測力計?(3)分析實驗數據，同一滑輪組的機械效率主要與什么因素有關?為什么?根據前面公式的變形可以看出，滑輪組的機械效率只與物體的重力和動滑輪的重力有關。與繩子股數和物體運動的速度無關。圍繞這兩個因素答題。根據前面公式的變形可以看出，滑輪組的機械效率只與物體的重力和動滑輪的重力有關。與繩子股數和物體運動的速度無關。圍繞這兩個因素答題。(4)不同滑輪組的機械效率又與其它哪些因素有關呢?(列舉一例)答案：〔1〕2.2N30〔2〕豎直向上勻速拉動〔3〕物體的重力有關〔4〕還與動滑輪重力有關2．在“測滑輪組機械效率”的實驗中，小強按正確方法操作，圖9是他實驗中的情景，下表是他記錄的一組數據。(1〕由表中數據可計算出，滑輪組對鉤碼做的有用功為0.1J，人做的總功為_______J。(2〕對以上兩個計算結果進行比擬，其不合理之處是______________；結合彈簧測力計放大圖，可知小強的錯誤是_____________________。(3〕在該次實驗中，所測滑輪組的機械效率應該為______________。(4)實驗中，假設僅增加鉤碼的重，那么滑輪組的機械效率將_______(選填“增大”、“減小”或“不變”)．答案：〔1〕0.06〔2〕總功小于有用功測力計讀數錯了〔3〕83.3%〔4〕增大3．某實驗小組探究影響滑輪組機械效率的因素的實驗裝置如下圖，實驗數據如下表。假設不計摩擦，比擬1和2兩次的實驗數據，可以看出滑輪組的機械效率與有關；比擬1和3兩次的實驗數據，可以看出滑輪組的機械效率與有關。答案：動滑輪重力有關；物體重力次數物理量123鉤碼重G/N446鉤碼上升高度h/m0.10.10.1繩端拉力F/N1.81.42.4繩端移動距離s/m0.30.50.3機械效率η74%57%83%二、探究影響杠桿機械效率的因素杠桿的機械效率〔不計摩擦〕有用功是看使用機械的目的是什么。杠桿的目的還是讓物體在豎直方向上移動距離?？偣褪侨耸┘拥牧λ龉Φ亩嗌?。有用功是看使用機械的目的是什么。杠桿的目的還是讓物體在豎直方向上移動距離?？偣褪侨耸┘拥牧λ龉Φ亩嗌??！?〕假設不計杠桿自重，那么杠桿不做額外功，機械效率η=100%；如考慮杠桿自重，提起杠桿自身所做的功為額外功，提起重物所做的功為有用功，那么機械效率〔2〕考慮杠桿本身的重力，那么提起杠桿自身所做的功為額外功，拉力為動力，所做的功為總功〔3〕由于杠桿的重心一般在物體的幾何中心，因此；如果動力作用點在桿端，那么有；重物移動的距離那么可以根據杠桿平衡條件求出〔杠桿不水平，杠桿的力臂不能直接在杠桿上讀出，但杠桿力臂和杠桿長成比例，可以認為〕4．如下圖是小明測量杠桿機械效率的實驗情景(杠桿的重力忽略不計)

(1)請在下表中把相關的數據填寫完整物體重G／N物體上升的高度h／cm彈簧測力計的示數F／N彈簧測力計移動的豎直距離S／cm找到對應的點，查看點移動了多長的距離。找到對應的點，查看點移動了多長的距離。有用功W有／J總功W總／J機械效率η／％4物體上升的高度要看物體的重心上升多高，找到正確的點。也可以轉移看繩子與杠桿接觸的那個點移動的距離。物體上升的高度要看物體的重心上升多高，找到正確的點。也可以轉移看繩子與杠桿接觸的那個點移動的距離。30(2)為提高本實驗中杠桿的機械效率，請?zhí)帷獥l合理的建議：______________________。答案：〔1〕15、2.4、0.6、0.72、83.3；〔2〕選擇支點靈活的杠桿或在支點所在軸處加潤滑油．5．用如下圖的實驗裝置測量杠桿的機械效率．實驗時，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使掛在較長杠桿下面的鉤碼緩緩上升．〔1〕實驗中，將杠桿拉至圖中虛線位置，測力計的示數F為_______N，鉤碼總重G為1.0N，鉤碼上升高度h為0.1m，測力計移動距離s為0.3m，那么杠桿的機械效率為_______%．請寫出使用該杠桿做額外功的一個原因：______________________________________．〔2〕為了進一步研究杠桿的機械效率與哪些因素有關，一位同學用該實驗裝置，先后將鉤碼掛在A、B兩點，測量并計算得到下表所示的兩組數據：次數鉤碼懸掛點鉤碼總重G/N鉤碼移動距離h/m拉力F/N測力計移動距離s/m機械效率η/%1A點1.50.100.70.3071.42B點2.00.151.20.3083.3根據表中數據，能否得出“杠桿的機械效率與所掛鉤碼的重有關，鉤碼越重其效率越高”的結論？答：_______；請簡要說明兩條理由：①____________________________________；②_____________________________________。答案:〔1〕0.5；66.7；由于使用杠桿時需要克服杠桿自重〔克服摩擦力〕等做功

〔2〕不能；

①兩次實驗時鉤碼沒有掛在同一位置②僅根據一次比照實驗所得結論是不可靠的三、探究影響斜面機械效率的因素使用斜面時，對物體所做的功為有用功，拉力所做的功為總功，克服斜面摩擦力所做的功為額外功。首先明確使用斜面目的是讓物體在豎直方向上移動一段距離，所以有用功就是客服重力做功，總功就是拉力所做功。首先明確使用斜面目的是讓物體在豎直方向上移動一段距離，所以有用功就是客服重力做功，總功就是拉力所做功。〔1〕有用功：；總功：；額外功：想要求摩擦力大小，必須要把額外功求出來。想要求摩擦力大小，必須要把額外功求出來?！?〕因為斜面摩擦力大小與斜面傾斜程度有關，斜面傾斜角度越大，物體對斜面的壓力越小，物體所受到的摩擦力越小，額外功越小。因此可以認為斜面傾斜程度越大，機械效率越高。6．小明對“斜面的機械效率與什么因素有關？”這一課題，提出了如下一些值得探究的猜測：首先要明白影響斜面機械效率的因素是斜面的粗糙程度和斜面的傾斜角度。實驗過程中采用控制變量法。首先要明白影響斜面機械效率的因素是斜面的粗糙程度和斜面的傾斜角度。實驗過程中采用控制變量法。①斜面的機械效率與斜面的傾斜程度有關；②斜面的機械效率與斜面的粗糙程度有關；③斜面的機械效率與斜面的長度有關；④斜面的機械效率與物體的重力有關。給你如下圖的裝置，請你選擇上述猜測中的一項，并解答以下問題：〔1〕你選擇的猜測是_______________________〔填寫序號〕探究的問題不一樣，選用的實驗器材就是不一樣的。探究的問題不一樣，選用的實驗器材就是不一樣的?！?〕要用圖中的器材完成你選擇的探究，還要補充的器材是：〔至少寫出兩種〕

〔3〕在實驗探究的過程中，需要控制不變的因素有：①_______________________；②_______________________；③_______________________答案：〔1〕任選其中一個均可；〔2〕〔3〕見下表7．以下圖是小明同學斜面機械效率跟什么因素有關的實驗裝置。實驗時他用彈簧測力計拉著同一物塊沿粗糙程度相同的斜面向上做勻速直線運動。實驗的局部數據如下：實驗次數斜面的傾斜程度物塊重量G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面長s/m機械效率1較緩100.15.012較陡100.36.7145％3最陡100.58.4160％⑴小明探究的是斜面的機械效率跟________________的關系。在第1次實驗中，斜面的機械效率為________________，物塊和斜面的內能增加了約________J。⑵分析表格中數據可以得出結論：在斜面粗糙程度相同時，斜面越陡，機械效率越________。假設要探究斜面機械效率跟斜面的粗糙程度的關系，應保持________________不變?！?〕小華用20N的力把重為25N的物體沿著長為20cm、高為10cm的斜面，從斜面底端拉到頂端．那么斜面的機械效率為。答案：〔1〕斜面的傾斜程度，20%，4；〔2〕高，斜面的傾斜程度；〔3〕62.5%．8．在探究“斜面的機械效率上下與斜面的傾斜程度有什么關系”的實驗中，用沿斜面向上的力F拉動小車，使小車從斜面底端勻速運動到斜面頂端，如下圖。屢次改變斜面傾斜程度，局部實驗數據記錄在下面的表格中，根據表格中數據答復以下問題：斜面傾斜度小車重量G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面長S/m有用功W有/J總功W總/J斜面的機械效率較緩100.1311333.3%較陡100.2412450%最陡100.4根據總功和斜面長度可以算出拉力大小。根據總功和斜面長度可以算出拉力大小。16〔1〕當斜面“最陡”時，沿斜面拉力為______________N；做的有用功為______________J；斜面的機械效率為_______%?！?〕通過對上述實驗數據的分析，你認為斜面省力情況與斜面傾斜程度的關系是：斜面越陡，需要的拉力越_____________________?！?〕根據上面實驗數據，你可以獲得該實驗探究的初步結論是：_____________________答案：〔1〕6；4；66.7；〔2〕大；〔3〕斜面的機械效率隨斜面的傾斜程度增大而增大．9．在探究“斜面的機械效率與斜面的傾斜程度和粗糙程度的關系”實驗中，所用的實驗器材有：支架，帶有滑輪的長木板〔滑輪與木板之間的距離是可調的〕，帶掛鉤的木塊，彈簧測力計，棉布，毛巾，刻度尺，細線。實驗裝置如下圖?！?〕用帶有滑輪的長木板做實驗有什么好處？____________________〔只答出一條即可〕〔2〕測拉力時，要在木塊__________時讀數?！?〕測得的實驗數據如表一?！脖硪弧硨嶒灤螖敌泵鎯A斜程度接觸面木塊重G/N斜面高度h/m拉力F/N斜面長S/m機械效率η1最陡木塊與木板5.00.204.50.3074.1%2較陡木塊與木板5.00.203.80.4065.8%3較緩木塊與木板5.00.203.40.5058.9%4較緩木塊與棉布5.00.204.00.505較緩木塊與毛巾5.00.204.80.5041.7%①第4次實驗測得的機械效率η=__________。②第3、4、5三次實驗，是探究斜面的機械效率與____________________的關系。③根據第1、2、3三次實驗的信息，可得出的結論是：______________________________?！窘馕觥?/p>

〔1〕利用滑輪改變了一下繩子的方向，使木塊所受拉力的方向與木板的方向始終平行，使示數更加準確穩(wěn)定，讀數時也更方便；

〔2〕只有