第3章能量的轉(zhuǎn)化與守恒

專題17簡單機械實驗探究

類型一探究簡單機械相關(guān)的使用規(guī)律..........................................................................................................1

【訓練1探究杠桿平衡條件】..................................................................................................................1

【訓練2探究滑輪(滑輪組)的省力規(guī)律】...............................................................................................5

類型二機械效率的測量..................................................................................................................................7

【訓練1測量滑輪組的機械效率】..........................................................................................................7

【訓練2測量斜面的機械效率】............................................................................................................11

【訓練3測量杠桿的機械效率】............................................................................................................13

【方法歸納】

1.探究簡單機械相關(guān)的使用規(guī)律

（1）在探究杠桿平衡條件的實驗中，應(yīng)使杠桿在水平位置平衡，這樣做的好處是：一、方便直接從杠

桿上讀出力臂；二、可以避免杠桿重量對實驗的影響。

（2）在探究滑輪的省力規(guī)律的實驗中，為避免滑輪重量對實驗的影響，應(yīng)使用輕質(zhì)滑輪進行實驗，或

測出滑輪和物體的總重量，再與拉力進行比較，從而得出結(jié)論。

（3）為了得到普遍性的規(guī)律，應(yīng)進行多次實驗。

2.機械效率的測量

（1）測量滑輪組、斜面和杠桿的機械效率的原理是η＝W有/W總＝Gh/(Fs)。實驗過程中應(yīng)注意的

問題有：①讓物體在拉力的作用下做勻速直線運動；②進行多次測量，利用不完全歸納法概括總結(jié)規(guī)律。

（2）影響滑輪組機械效率的因素：物體的重量、動滑輪的重量、動滑輪與繩子間的摩擦力。

（3）影響斜面機械效率的因素：物體的重量、斜面的傾斜程度、斜面的光滑程度。

（4）影響杠桿機械效率的因素：物體的重量、杠桿的重量、杠桿的靈活程度。

【常考題型】

類型一探究簡單機械相關(guān)的使用規(guī)律

【訓練1探究杠桿平衡條件】

1.如圖所示，某同學用完全相同的鉤碼驗證杠桿的平衡條件。杠桿調(diào)節(jié)平衡后，在杠桿上A點處掛4個

鉤碼，為使杠桿重新平衡，應(yīng)在B點處掛________個鉤碼；如果A、B兩處再各加掛一個鉤碼，杠桿的

________(填“左”或“右”)端會下沉。

【答案】6左

第1頁共14頁.

【解析】設(shè)杠桿上一小格的長度是l，一個鉤碼重是G，由杠桿平衡條件F1l1＝F2l2得，4G×3l＝nG×2l，

解得n＝6。如果再在A、B兩處各加掛一個鉤碼，有5G×3l＞7G×2l，故杠桿的左端會下沉。

2.如圖所示，用一輕直桿把飛機機翼模型固定在輕質(zhì)杠桿上，直桿始終與杠桿垂直，用彈簧測力計豎直

向下拉，使杠桿始終在水平位置平衡。彈簧測力計示數(shù)如圖中的放大圖。那么機翼模型所受的重力為

________N。當對模型水平向右吹風時，彈簧測力計的示數(shù)將________(填“變大”“不變”或“變小”)。

【答案】2.4變小

【解析】由圖知彈簧測力計示數(shù)為F＝3.2N；由杠桿平衡條件得：G×l左＝F×l右，G×4l＝3.2N×3l，解

得G＝2.4N；對模型水平向右吹風，模型受到向上的升力，導致阻力減小，由題知，阻力臂與動力臂不變，

由杠桿平衡條件知動力變小，即彈簧測力計示數(shù)變小。

3．用如圖所示的裝置做“探究杠桿的平衡條件”實驗。

(1)實驗開始時，杠桿的位置如圖甲所示，為使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將杠桿的平衡螺母向________(填

“左”或“右”)移動。

(2)如圖乙所示，在刻度線“2”處掛2個鉤碼，在刻度線“4”處用調(diào)好的彈簧測力計豎直向下拉杠桿，杠

桿在水平位置平衡時，彈簧測力計的示數(shù)為F1。將彈簧力計斜向左拉，杠桿在水平位置平衡時，其示數(shù)

F2________F1；再將彈簧測力計斜向右拉，杠桿在水平位置平衡時，其示數(shù)F3______F1。(均填“>”“＝”或

“<”)

(3)得到實驗結(jié)論后，利用圖乙所示的裝置，只借助杠桿上的刻度線，右側(cè)只使用彈簧測力計，左側(cè)只

懸掛重物，若彈簧測力計的量程是0～2.5N，當杠桿在水平位置平衡時，通過計算可知，懸掛的重物最

重可達______N。

【答案】(1)右(2)>；>(3)12.5

【解析】(2)將彈簧測力計斜向左拉或?qū)椈蓽y力計斜向右拉，阻力和阻力臂不變，拉力的力臂變短，

根據(jù)杠桿的平衡條件可知，杠桿在水平位置平衡時，拉力變大，則F2＞F1、F3＞F1。(3)設(shè)杠桿上的一個刻

度為1cm，重物的重力為G，根據(jù)杠桿的平衡條件可得G×1cm＝2.5N×5cm，解得G＝12.5N。

4.以下是小桂“探究杠桿的平衡條件”的實驗。

(1)實驗前，杠桿靜止時如圖所示，接下來小桂應(yīng)將平衡螺母向________端調(diào)節(jié)，使杠桿處于水平平衡

狀態(tài)。

(2)調(diào)節(jié)好后，小桂在杠桿兩邊掛上不同數(shù)量的鉤碼，并不斷調(diào)節(jié)懸掛位置直至杠桿在________位置平

衡，將實驗數(shù)據(jù)記錄在下表后，分析得出杠桿的平衡條件：____________________________

________________。

動力F1/N動力臂L1/m阻力F2/N阻力臂L2/m

25110

第2頁共14頁.

(3)小桂僅憑一組實驗數(shù)據(jù)就得出結(jié)論的做法是否科學？答：________。

【答案】（1）左；（2）水平；動力×動力臂=阻力×阻力臂；（3）否

【解析】（1）由圖可知，杠桿靜止時，杠桿右端下沉，則平衡螺母需向左調(diào)節(jié)，使杠桿水平平衡；

（2）給杠桿兩端掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動鉤碼位置，使杠桿重新在水平位置平衡；根據(jù)表格中的數(shù)

據(jù)可知，杠桿的平衡條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂；

（3）測出了一組數(shù)據(jù)后就得出了“動力×動力臂=阻力×阻力臂”的結(jié)論，由一組實驗數(shù)據(jù)就得出結(jié)論具

有偶然性，故不科學。

5.小勇在探究“杠桿的平衡條件”實驗中，所用的實驗器材有杠桿、支架、細線、質(zhì)量相同的鉤碼若干。

(1)實驗裝置如圖甲所示靜止在桌面上，此時杠桿_______

(填“是”或“不是”)處于平衡狀態(tài)，為了調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，他應(yīng)將兩側(cè)的平衡螺母向________邊

調(diào)。

(2)小勇在水平平衡的杠桿兩邊掛上鉤碼后如圖乙所示，他應(yīng)該在下列方法中選擇________使杠桿重新

在水平位置平衡。

A．向左調(diào)節(jié)平衡螺母B．將左側(cè)鉤碼向左移動C．增加右側(cè)鉤碼個數(shù)

(3)進行正確操作后測出力和力臂記錄在如下表格中。

實驗次數(shù)動力F1/N動力臂L1/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm

13443

24554

35665

小勇根據(jù)表中記錄的多次實驗數(shù)據(jù)分析得出如下結(jié)論：動力＋動力臂＝阻力＋阻力臂。小華說他得出

的結(jié)論是錯誤的，小華判斷的依據(jù)是____________________________。

【答案】（1）是；左；（2）B；（3）將不同的物理量進行了加法運算。

【解析】(1)實驗前，杠桿如圖甲所示，此時杠桿靜止，處于平衡狀態(tài)；杠桿不在水平位置，右端向下

傾斜，左端上翹，故應(yīng)向左調(diào)節(jié)平衡螺母。

(2)由圖乙可知，杠桿不在水平位置，右端向下傾斜，左端上翹，則左側(cè)力與力臂的乘積要小于右側(cè)力

與力臂的乘積；A.在實驗的過程中，不能通過調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿在水平位置平衡，故A錯誤；B.將左側(cè)

鉤碼向左移動，左側(cè)的力不變，力臂變大，則左側(cè)力與力臂的乘積變大，會使杠桿平衡，故B正確；C.增

加右側(cè)鉤碼個數(shù)，右側(cè)的力臂不變，力變大，力與力臂的乘積變大，杠桿不會平衡，C錯誤。

(3)力的單位是N，力臂的單位是cm，兩個物理量的單位不相同，不能進行加減運算。

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6.某實驗小組在“研究杠桿平衡條件”的實驗中：

(1)實驗時應(yīng)先調(diào)節(jié)杠桿在________位置平衡，若出現(xiàn)如圖甲所示情況，應(yīng)將杠桿的平衡螺母向

________(填“左”或“右”)調(diào)節(jié)。

(2)杠桿平衡后，他們在圖乙所示的A位置掛上3個鉤碼，為了使杠桿在水平位置平衡，這時應(yīng)在B位

置掛上_______個相同的鉤碼。

次數(shù)F1/Nl1/mF2/Nl2/m

12.00.05△0.10

23.00.102.00.15

32.00.303.0☆

(3)上表是該小組在實驗中記錄杠桿平衡的部分數(shù)據(jù)，空格處所缺的數(shù)據(jù)：△＝______，☆＝______。

【答案】（1）水平左（2）6（3）1.0；0.20

【解析】(1)實驗時首先調(diào)節(jié)杠桿使其在水平位置平衡，好處是便于測量力臂；由圖甲知，左端較高，

所以應(yīng)將平衡螺母向左端調(diào)節(jié)；

(2)設(shè)一格長為L，一個鉤碼重G，則有3G×4L＝nG×2L，n＝6，故應(yīng)在B處掛6個相同的鉤碼；

(3)根據(jù)杠桿平衡條件F1l1＝F2l2可得：2.0N×0.05m＝F2×0.10m，解得F2＝1.0N；2.0N×0.30m＝3.0N×l2，

解得l2＝0.20m。

7.小紅和小華在做“探究杠桿平衡條件”實驗中：

(1)實驗前，把杠桿中心支在支架上，杠桿靜止在圖甲所示位置，小紅將右端的平衡螺母向右調(diào)，小華

認為也可以將左端的平衡螺母向________(填“左”或“右”)調(diào)，使杠桿在水平位置平衡。

(2)實驗中，他多次在杠桿兩端加掛鉤碼，并調(diào)節(jié)鉤碼位置，使杠桿保持水平平衡，記錄多組數(shù)據(jù)，這

樣做的目的是______________________。

(3)如圖乙所示，始終保持杠桿在水平位置平衡，小紅將彈簧測力計從①位置移動到②位置時，測力計

的示數(shù)將________(填“變大”“變小”或“不變”)。

【答案】(1)右(2)尋找普遍規(guī)律(3)變大

【解析】(1)如圖甲，杠桿左端下沉，杠桿的右端上翹，應(yīng)將杠桿重心向右移，所以應(yīng)將兩端的平衡螺

母(左端和右端的均可)向右調(diào)節(jié)；

(2)探究杠桿平衡的條件時，多次改變力和力臂的大小主要是為了獲取多組實驗數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律，

使結(jié)論具有普遍性；

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(3)將彈簧測力計從①位置移動到②位置時，拉力F的力臂變小，由杠桿平衡條件可知，測力計的示數(shù)

將變大。

【訓練2探究滑輪(滑輪組)的省力規(guī)律】

8．做物理實驗要遵循實事求是的原則。小雯同學在“研究定滑輪和動滑輪特點”的實驗中，完成了如圖

所示的實驗，并記錄了如下數(shù)據(jù)：

實驗次數(shù)物重G/N使用定滑輪時測力計的示數(shù)F1/N使用動滑輪時測力計的示數(shù)F2/N

11.000.600.65

21.501.100.90

32.001.601.15

通過分析數(shù)據(jù)，她覺得與書中的結(jié)論偏差較大。你一定也做過這樣的實驗，回想你的實驗經(jīng)歷，回答

下列問題：

(1)該實驗中，使用定滑輪時“省了力”的原因是：________________________________。使用動滑輪沒

有“省一半力”的原因是：______________________________________________________________。

(2)請你對小雯的實驗方法提出合理的改進意見：

①乙實驗中，___________________________________________________。

②丙實驗中，____________________________________________________。

【答案】(1)彈簧測力計外殼有一定的重量；動滑輪有一定的重量(2)①將彈簧測力計倒過來使用；②

先測出鉤碼和動滑輪的總重，再比較拉力與總重量的關(guān)系

【解析】(1)定滑輪不能省力，但小雯使用定滑輪時卻省了力，觀察圖乙即可發(fā)現(xiàn)，是因為她把彈簧測

力計倒著使用，此時彈簧測力計的外殼受到的重力，也對物體施加了拉力。動滑輪能省一半的力，但小雯

使用動滑輪卻沒有省一半的力，這是因為此時拉力是克服物體和動滑輪的總重，故拉力會大于物重的一半。

9．某小組為了探究“使用動滑輪的省費力情況”，選擇器材如下：動滑輪(重1.0N)、鉤碼若干(每個鉤碼

重0.5N)、彈簧測力計、細繩等。實驗過程中，小明多次改變動滑輪所掛鉤碼的個數(shù)，分別記下每次所掛鉤

碼的重力及對應(yīng)的彈簧測力計示數(shù)，并將所測得的數(shù)據(jù)填寫在表格中：

實驗次數(shù)12345678

動滑輪重G0/N1.01.01.01.01.01.01.01.0

所掛鉤碼的重力G/N0.51.01.52.02.53.03.54.0

彈簧測力計示數(shù)F/N0.81.01.31.51.82.02.32.5

(1)分析實驗數(shù)據(jù)，在忽略摩擦、繩重及實驗誤差的條件下，可以得出彈簧測力計的示數(shù)F與鉤碼的重

力G以及動滑輪的重力G0的關(guān)系式為________________________________________________________

________________。

(2)在分析數(shù)據(jù)時，小聰建議利用圖象來處理數(shù)據(jù)，并在圖中利用描點法畫出了G0、G、F與實驗次數(shù)

的圖象，請你根據(jù)圖象總結(jié)出小明探究的結(jié)論。

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1

【答案】(1)F＝(G＋G0)(2)結(jié)合圖象可知：①當G＞G0時，所掛鉤碼的重力越大，使用動滑輪越省

2

力；②當G＜G0時，使用動滑輪費力；③當G＝G0時，使用動滑輪不省力，也不費力。

【解析】解決此題要知道在實驗時，動滑輪自身的重量、動滑輪與繩子之間存在摩擦阻力等，都會影

1

響實驗的結(jié)果，結(jié)合圖形分析實驗結(jié)論。由表格數(shù)據(jù)可知，在誤差允許的范圍內(nèi)，F(xiàn)＝(G＋G0)。

2

10.在探究動滑輪使用特點的實驗中，各小組按照圖(a)中所示的實驗器材進行實驗，每個小組的實驗器

材都相同(摩擦力可忽略不計)。

甲小組按照實驗要求在滑輪上掛上鉤碼，豎直向上拉彈簧測力計，每次都勻速提起鉤碼，如圖(a)所示。

乙、丙兩個小組的同學實驗時，沒有注意按照要求規(guī)范操作，他們斜向上拉彈簧測力計，勻速提起鉤碼，

實驗情況分別如圖(b)、(c)所示。各小組的實驗數(shù)據(jù)記錄在表格中。

表一(甲小組)表二(乙小組)表三(丙小組)

實驗序號物體的重測力計的實驗序號物體的重測力計的實驗序號物體的重測力計的

力/N示數(shù)/N力/N示力/N示

數(shù)/N數(shù)/N

11.00.641.00.771.00.8

22.01.152.01.382.01.6

33.01.663.01.893.02.3

(1)由所學知識我們知道：若不計繩重和摩擦，使用動滑輪可以省一半的力，根據(jù)以上小組的實驗，請

求出他們所用動滑輪的重力為________N。

(2)分析比較實驗序號1、4、7(或2、5、8或3、6、9)的實驗數(shù)據(jù)和相關(guān)條件，得出的初步結(jié)論是

_____________

________________________。

(3)如果家里安裝日光燈，你認為更合理的為圖________(填“甲”或“乙”)。

【答案】（1）0.2（2）拉力與豎直方向夾角越大，拉力越大（3）甲

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【解析】（1）甲小組按照實驗要求在滑輪上掛上鉤碼，由第1次實驗數(shù)據(jù)可知G＝1.0N、F＝0.6N；

1

不計繩重和摩擦，由動滑輪的特點可得F＝(G＋G動)，則動滑輪的重力G動＝2F－G＝2×0.6N－1.0N＝0.2

2

N。

（2）分析比較實驗序號1、4、7(或2、5、8或3、6、9)的實驗數(shù)據(jù)和相關(guān)條件可知，使用動滑輪勻速

提起同一重物時，拉力與豎直方向夾角越大，拉力越大。

（3）根據(jù)(2)中結(jié)論“拉力與豎直方向夾角越大，拉力越大”可知，圖乙繩子承受的拉力大，故圖甲更合

理。

類型二機械效率的測量

【訓練1測量滑輪組的機械效率】

1．小李和同學們進行測量滑輪組機械效率的實驗：

(1)他們按照如圖所示的順序進行實驗，其中甲、乙實驗用的是同一滑輪組。在實驗過程中，應(yīng)________

拉動彈簧測力計。

(2)他們記錄的數(shù)據(jù)如下表所示，丙實驗中滑輪組的機械效率為________。

鉤碼總重鉤碼上升高彈簧測力計繩子自由端移動

實驗次序機械效率η

G/N度h/m的示數(shù)F/N距離s/m

甲1.00.10.50.367%

乙2.50.11.00.383%

丙1.00.10.50.4

(3)對比分析實驗甲、乙可得出：同一滑輪組，提升的鉤碼________，機械效率越高。

(第1題圖)(第2題圖)

【答案】(1)勻速(2)50%(3)越重

【解析】（1）在實驗操作中應(yīng)豎直向上勻速拉動彈簧測力計。這樣彈簧測力計處于平衡狀態(tài)，彈簧測

W有Gh1.0N×0.1m

力計的示數(shù)才反映了拉力的大小；(2)機械效率：η＝＝＝＝50%。

W總Fs0.5N×0.4m

（3）分析甲、乙的實驗數(shù)據(jù)可知，兩次使用同一滑輪組，第二次比第一次提升的鉤碼重，機械效率高，

即同一滑輪組，提升的鉤碼越重，機械效率越高。

2．小明同學做“測量滑輪組機械效率”的實驗。如圖所示，用相同的滑輪組緩慢提升不同數(shù)量的鉤碼，

記錄數(shù)據(jù)如下表所示。

實驗次數(shù)鉤碼的重力G/N鉤碼提升高度h/m拉力F/N繩端移動的距離s/m機械效率η

120.10.90.374%

240.11.60.383%

360.1①0.3②

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(1)觀察圖中測力計的示數(shù)，表格中編號①的數(shù)值是________，②的數(shù)值是________。

(2)小明通過分析表格中的數(shù)據(jù)，得到了提高滑輪組機械效率的方法，汽車作為一種“機械”，提高效率

對節(jié)能減排有重要意義，請你指出以下三種提高效率的方法中，方法________是與本實驗同理的。

方法一：鼓勵人們“拼車”出行，使汽車盡量裝滿人員

方法二：汽車制造廠用新材料減輕汽車重量

方法三：經(jīng)常給汽車做保養(yǎng)，保持良好的潤滑

(3)小明發(fā)現(xiàn)繩端移動的距離與鉤碼提升高度有固定的倍數(shù)關(guān)系，于是他認為鉤碼數(shù)量一定時，無論將

鉤碼提升多高都不影響該滑輪組的機械效率；小芳則認為鉤碼提升的高度不同，有用功就不同，機械效率

就變化了。你認為________的看法是正確的。

【答案】(1)2.3；87%(2)一(3)小明

【解析】(1)由圖知，彈簧測力計的分度值為0.1N，彈簧測力計的示數(shù)為2.3N；

W有用Gh6N×0.1m

第三次實驗滑輪組的機械效率：η＝＝＝×100%≈87%；

W總Fs2.3N×0.3m

(2)小明通過分析表格中的數(shù)據(jù)知，同一滑輪組，所掛鉤碼越重，機械效率越高。

方法一：鼓勵人們“拼車”出行，使汽車盡量裝滿人員，是在額外功相同時，人越多，有用功越多，機械

效率越高，故符合題意；

方法二：汽車制造廠用新材料減輕汽車重量，是通過減小額外功來增加機械效率的，故不符合題意；

方法三：經(jīng)常給汽車做保養(yǎng)，保持良好的潤滑，提高滑輪組機械效率的方法是通過減小摩擦來增加機

械效率的，不符合題意。故方法一與本實驗同理；

W有用GhGhG

(3)根據(jù)η＝＝＝＝知，機械效率與高度無關(guān)，故小明的正確。

W總FsF3h3F

3．在“測量滑輪組的機械效率”實驗中，小麗用如圖所示的同一滑輪組提升不同鉤碼的方法，分別做了

甲、乙、丙3次實驗，實驗數(shù)據(jù)記錄如下：

實驗次鉤碼所受的提升高拉力繩端移動的

機械效率η

序重力G/N度h/mF/N距離s/m

甲20.051.00.1566.7%

乙40.051.70.1578.4%

丙60.05①0.15②

(1)實驗中要豎直向上______拉動彈簧測力計，使鉤碼升高。

(2)表格中編號①處數(shù)據(jù)應(yīng)為________，編號②處數(shù)據(jù)應(yīng)為________。

(3)分析以上實驗數(shù)據(jù)可以得出如下結(jié)論：同一滑輪組的機械效率主要與____________________有關(guān)。

(4)若將此滑輪組換一種繞繩方法，不計摩擦及繩重，提升相同的鉤碼時，滑輪組的機械效率________(填

“變大”“變小”或“不變”)。

(第3題圖)(第4題圖)

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【答案】(1)勻速(2)2.4；83.3%(3)所提物體的重量(4)不變

【解析】(1)實驗中要豎直向上勻速拉動彈簧測力計，測力計示數(shù)穩(wěn)定，便于讀數(shù)；(2)由圖知，測力計

W有Gh6N×0.05m

的分度值為0.2N，示數(shù)為2.4N；第3次實驗中，滑輪組的機械效率η＝＝＝＝83.3%；

W總Fs2.4N×0.15m

(3)實驗選用的是同一滑輪組，動滑輪的重力不變，分析4次實驗數(shù)據(jù)可知，同一滑輪組提起的鉤碼越重，

滑輪組的機械效率越高，即同一滑輪組的機械效率主要與提起物體的重量有關(guān)；(4)若將此滑輪組換一種繞

W有W有GhG

繩方法，動滑輪的重不變，不計摩擦及繩重，由η＝＝＝＝可知，提升相同

W總W有＋W額Gh＋G動hG＋G動

的鉤碼時，滑輪組的機械效率不變。

4．小明在“測量滑輪組的機械效率”的實驗中，利用如圖所示的滑輪組進行了4次測量，測得數(shù)據(jù)如下

表所示。

實驗鉤碼所受的鉤碼上升的拉力繩端移動的機械

次數(shù)重力G/N高度h/mF/N距離s/m效率η

11.00.10.80.431.25%

21.00.20.80.831.25%

32.00.11.20.441.67%

43.00.11.5

(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)計算得出第4次實驗時繩端移動的距離s＝________m，機械效率η＝________。

(2)通過比較1、3和4三次實驗數(shù)據(jù)得出：同一滑輪組，物重越大，滑輪組的機械效率________。

(3)在忽略摩擦力和繩重的前提下，通過第1次數(shù)據(jù)可算出動滑輪的重力為________N。

(4)以下選項中不影響滑輪組機械效率的是_______。

A．動滑輪的重力

B．繩子與滑輪之間的摩擦

C．物體上升的高度

【答案】（1）0.450%(2)越高(3)2.2(4)C

【解析】(1)由圖知實驗中由四段繩子承擔物重，所以第4次實驗中繩子移動的距離s＝4h＝4×0.1m＝

W有Gh3.0N×0.1m

0.4m，第4次實驗測得的機械效率η＝＝＝＝50%。

W總Fs1.5N×0.4m

(2)通過比較1、3和4三次實驗數(shù)據(jù)知，物體上升的高度和繩子移動的距離相同，物體的重力不同，且

物體的重力越大，機械效率越高，所以可以得出：同一滑輪組，物重越大，滑輪組的機械效率越高。

(3)在忽略摩擦力和繩重的前提下，動滑輪和重物由幾股繩子承擔，拉力就為重物和動滑輪總重力的幾

1

分之一。即：F＝(G物＋G動)，所以動滑輪的重力：G動＝4F－G物＝4×0.8N－1N＝2.2N。

4

(4)滑輪組的機械效率跟動滑輪的重、繩重、摩擦、提起物體的重有關(guān)，跟滑輪組的繞法、物體升高的

距離等都沒有關(guān)系，所以AB不符合題意，C符合題意。

5．提高機械效率，能夠更充分地發(fā)揮機械設(shè)備的作用。“測量機械效率”實驗裝置如圖。(每個動滑輪重

相同，忽略摩擦及繩重)

第9頁共14頁.

(1)實驗中應(yīng)______________拉動彈簧測力計。

(2)實驗過程中收集到甲、乙、丙三組實驗數(shù)據(jù)如下表。

計算出甲組實驗的：有用功_______J，機械效率_______。

(3)比較甲、乙兩組的機械效率，它們的關(guān)系是η甲________η乙。若提升相同物重到相同高度，與甲裝

置相比，乙裝置的優(yōu)勢是________。比較乙、丙滑輪組，它們機械效率的關(guān)系是η乙________η丙，影響它們

機械效率高低的因素是__________________。

【答案】（1）豎直向上勻速（2）0.2；66.7%（3）＝；省力；＜；提升物體的重力

【解析】（1）在實驗操作中應(yīng)豎直向上勻速拉動彈簧測力計，這樣彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定，便于讀數(shù)。

（2）由甲組數(shù)據(jù)知，有用功為W有甲＝Gh＝2N×0.1m＝0.2J，

W有甲0.2J

總功為W總甲＝F甲s甲＝1.5N×0.2m＝0.3J，則機械效率為η甲＝＝≈0.667＝66.7%。

W總甲0.3J

（3）乙的有用功為W有乙＝Gh＝2N×0.1m＝0.2J，總功為W總乙＝F乙s乙＝1.0N×0.3m＝0.3J，

甲、乙的有用功和總功相同，機械效率相同。根據(jù)數(shù)據(jù)可知，甲的拉力大于乙的拉力，所以乙的優(yōu)勢

是省力。丙的有用功為W有丙＝G′h＝5N×0.1m＝0.5J；總功為W總丙＝F丙s丙＝2.0N×0.3m＝0.6J，則機械

W有丙0.5J

效率為η丙＝＝≈0.833＝83.3%。乙、丙滑輪組，它們機械效率的關(guān)系是η乙＜η丙，其原因是提升物

W總丙0.6J

體的重力不同。

【訓練2測量斜面的機械效率】

6.如圖所示，在斜面上將一個重4.5N的物體勻速拉到高處，沿斜面向上的拉力為1.8N，斜面長s＝1.2

m、高h＝0.3m。把重物直接提升h所做的功作為有用功，則(C)

A．有用功為1.35J，機械效率為75%

B．有用功為2.16J，機械效率為62.5%

C．有用功為1.35J，機械效率為62.5%

D．有用功為1.35J，機械效率為100%

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W有

【解析】有用功W有＝Gh＝4.5N×0.3m＝1.35J，總功W總＝Fs＝1.8N×1.2m＝2.16J，機械效率η＝＝

W總

1.35J

＝62.5%。

2.16J

7．某實驗小組的同學們在探究“斜面的機械效率”實驗時，用彈簧測力計沿斜面勻速向上拉動物塊(如圖

所示)，得到下表中的實驗數(shù)據(jù)。

實驗次斜面的傾斜物塊重度斜面高拉力斜面長度機械效率

數(shù)程度力G/Nh/mF/Ns/mη

1較緩50.22.4141.7%

2較陡50.53.2178.1%

3最陡50.74.3181.4%

(1)分析表中的數(shù)據(jù)可得出：斜面越緩越________(填“省”或“費”)力。

(2)該小組又進行了第4次實驗，他們在斜面上鋪上棉布，使斜面變粗糙，保持斜面高度和長度分別是

0.5m和1m，用彈簧測力計拉動同一物塊沿斜面向上做勻速直線運動，讀出此時彈簧測力計的示數(shù)為4.5

N，則這種情況下斜面的機械效率為________%。

(3)綜合分析4次實驗數(shù)據(jù)可知：斜面的機械效率與__________________和__________________有關(guān)。

(4)當用彈簧測力計沿斜面勻速向上拉動物塊時，物塊所受的拉力________(填“大于”“小于”或“等于”)物

塊所受的摩擦力。

【答案】(1)省(2)55.6(3)斜面的傾斜程度；斜面的粗糙程度(4)大于

【解析】（1）分析表中第二列與第五列的條件和數(shù)據(jù)可知，斜面越緩越越省力。(2)有用功W有＝Gh＝5

W有2.5J

N×0.5m＝2.5J，總功W總＝Fs＝4.5N×1m＝4.5J，機械效率η＝＝≈55.6%。(4)使用斜面時，克服

W總4.5J

摩擦力做額外功，W額＝fs，拉力做的功為總功，W總＝Fs，顯然W總>W額，可見F>f。

8．小明利用斜面搬運物體的過程中，提出了一個問題：“斜面的機械效率與斜面的傾斜程度有沒有關(guān)

系？”針對這個問題，他通過在斜面上拉動物體進行了探究(如圖所示)，測得的實驗數(shù)據(jù)如表中所示：

物體上沿斜面物體移

實驗次斜面傾斜物重有用功總功機械效

升高度拉力動距離

數(shù)程度G/NW有/JW總/J率η

h/mF/Ns/m

1較緩5.00.101.60.500.500.8063%

2較陡5.00.152.20.500.751.1068%

3最陡5.00.253.10.501.55

(1)沿斜面拉動物體時，應(yīng)使其做________運動。

(2)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可求出第3次實驗中拉力所做的有用功為________J，機械效率是________。

(3)通過對上述實驗數(shù)據(jù)的分析可知，斜面的省力情況與斜面傾斜程度的關(guān)系是：斜面越緩，越

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________。

(4)通過對上述實驗數(shù)據(jù)的分析，對斜面機械效率的問題可獲得的初步結(jié)論是：在其他條件不變的情況

下，

________________________________________________________________________。

【答案】(1)勻速直線(2)1.25；80.6%(3)省力

(4)斜面的機械效率與斜面的傾斜程度有關(guān)，傾斜程度越大，機械效率越高

【解析】(1)為了使彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定，應(yīng)沿斜面勻速拉動物體；(2)有用功W有＝Gh＝5N×0.25m＝

W有用1.25J

1.25J，總功：W總＝Fs＝3.1N×0.5m＝1.55J，η＝＝×100%＝80.6%；(3)通過比較發(fā)現(xiàn)，實驗1

W總1.55J

中力最小，實驗3中力最大，而實驗1中斜面最緩，實驗3中的斜面最陡，故可得：在粗糙程度一定時，

斜面傾斜程度較緩較省力；(4)由數(shù)據(jù)分析可知，三次實驗中，斜面越陡，機械效率越高，故斜面的機械效

率與斜面的傾斜程度有關(guān)，傾斜程度越大，機械效率越高。

9．為了探究斜面的機械效率與斜面傾斜程度之間的關(guān)系，探究小組的同學利用木板、刻度尺、彈簧測

力計、木塊等器材設(shè)計了如圖所示的實驗裝置。實驗測得的數(shù)據(jù)如下表：

實驗斜面傾木塊重斜面高沿斜面斜面長機械

次數(shù)斜程度力G/N度h/m拉力F/N度s/m效率

1較緩30.21.6137.5%

2較陡30.31.81

3最陡30.42.0160%

請你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)解答下列問題：

(1)實驗中要求用沿斜面向上的力拉著木塊在斜面上做____________運動，該過程中木塊的機械能

________(填“變大”“不變”或“變小”)。

(2)第2次實驗中，斜面的機械效率為________，斜面對木塊的摩擦力為________N。

(3)斜面的機械效率與斜面的傾斜程度之間的關(guān)系是________________________。

(4)試列舉出生活中利用斜面的一個實例___________。

【答案】(1)勻速直線變大(2)50%0.9(3)斜面越陡，機械效率越高(4)盤山公路

【解析】（1）實驗中要求用沿斜面向上的力拉著木塊在斜面上做勻速直線運動，動能不變，因木塊高

度變大，重力勢能變大，該過程中木塊的機械能變大；

（2）第2次實驗中，斜面的機械效率：η=W有/W總=Gh/Fs=3N×0.3m/1.8N×1m×100%=50%。

在第2次實驗中，有用功W有=Gh=3N×0.3m=0.9J，總功W總=Fs=1.8N×1m=1.8J，

額外功：W額=W總-W有=1.8J-0.9J=0.9J，根據(jù)W額=fs可得摩擦力：f=W額/s=0.9J/1m=0.9N.

（3）由表中數(shù)據(jù)可知：當接觸面粗糙程度一定時，斜面越陡，其機械效率越高.

【訓練3測量杠桿的機械效率】

10．如圖所示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(guān)的數(shù)據(jù)填寫完整。

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物體重物體上升的高彈簧測力計彈簧測力計移動的有用功總功機械效率

G/N度h/cm的示數(shù)F/N豎直距離s/cmW有/JW總/J