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专题 10 斜面、杠杆、滑轮组的机械效率
【知识储备】
测量滑轮组的机械效率:
1.在实验中,弹簧测力计拉力的测量应该在工作过程中进行。在测量
中,弹簧测力计应竖直向上匀速拉动。必须在拉动中读数。为顺利完
成实验,同一实验组的同学要分工合作。
2.钩码上升高度的测量,可先量出钩码到桌面(或铁架座面)的距离h,
1
向上匀速拉动弹簧测力计使钩码升高后,再量出钩码到桌面(或铁架
面)的距离h 那么h-h 就是钩码升高的高度h 。为了测量和计算方
2 2 1
便,钩码前后的高度h、h 最好是整数。
1 2
3.弹簧测力计通过距离的测量,可以仿照测量钩码提升高度h的方法进行,或者事先在细绳与动滑轮
(或定滑轮)相切处做个带色的记号,再拉弹簧测力计,量出记号到细绳与动滑轮(或定滑轮)相切处的
距离,这就是弹簧测力计通过的距离s。
4.在实验中要求严肃认真,实事求是地记录测得的数据,不能凑数。实验结束,要整理仪器,并放回原
处。学生分组实验,完成实验记录并分析数据。
【专题突破】
1．如图，小明在做探究影响杠杆机械效率因素实验时，发现把同一钩码放在 A点，弹簧测力计示
数小；放在B点，弹簧测力计示数大。对此，小明猜想：“同一杠杆，同一物体在杠杆上的悬
挂点离支点越近，机械效率越高。”请设计实验验证其猜想。
（1）除图中所示的器材以外，还需要的实验器材有 。
（2）画出记录实验数据的表格。
（3）写出实验步骤（可用画图或文字表述）和判断小明猜想是否正确的依据。2．某同学利用如图所示的装置探究滑轮组机械效率与哪些因素有关，他猜想滑轮组的机械效率可
能与钩码重力、动滑轮重力、滑轮的轮与轴之间的摩擦有关。
（1）实验器材除了图中所示外，还需要 。
（2）组装好滑轮组后他匀速竖直向上拉弹簧测力计并在运动中读数，记录数据如表。表中 a＝
，b＝ （结果保留到1%）。
钩码重力G/N 钩码上升高度h/m 绳子自由端所受 绳子自由端移动 机械效率 /%
拉力F/N 距离s/m
η
6 0.2 a 0.6 b
（3）实验过程中测力计应该匀速竖直向上拉，如果使物体加速运动，则测得的滑轮组的机械效
率将 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（4）学习小组改变提起钩码重力又做了两次实验，他们这样做可以探究“同一滑轮组，机械效
率与 是否有关。”此探究需保持动滑轮重力及 不变。
3．建筑工地上矗立的塔吊，是用电动机来带动滑轮组提升重物的设备。如何提高滑轮组机械效率，
节约电能呢？为此同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究，用到的装置如图所
示，实验数据记录如表所示。
实验次数 钩码重力G/N 钩码上升高度 绳端拉力F/N 绳端移动距离 机械效率
ηh/m s/m
1 2 0.1 1.2 0.3 55.6%
2 2 0.2 1.2 0.6 55.6%
3 4 0.1 1.9 0.3 70.2%
4 4 0.1 1.3 0.5 61.5%
（1）实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计。
（2）分析表中数据可知：第4次实验是用图 所示装置来完成的。
（3）通过比较 两次实验数据可得出：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效
率与重物上升高度无关。
（4）通过比较1、3两次实验数据可得出：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率
。
（5）（多选）为提高滑轮组机械效率、节约电能，根据以上结论和生活经验，你建议可采取的
措施有 。
A.减轻动滑轮重
B.增加所提物体重
C.机械加润滑油
D.增加重物上升高度
4．测量滑轮组机械效率的实验中，先用弹簧测力计测量钩码所受的重力 G，如图甲所示，再按图乙所示的连接方式组装好滑轮组，并分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置。
（1）读出图甲中弹簧测力计的示数为 N。
（2）图乙中，为了测量绳子自由端的拉力F，A同学认为应该在弹簧测力计静止时读数，B同
学认为应该在缓慢匀速提升时读数，正确的是 （选填“A”或“B”）同学的方法。
（3）按照正确的测量方法，测出的拉力F与钩码所受重力G的大小关系为F G（选填
“＞”“＜”或“＝”）。若弹簧测力计的示数为1N（不计绳重和摩擦），则滑轮组的机械效
率为 （结果保留至0.1%），若只增加钩码的重量，该滑轮组的机械效率将 （选
填“变大”“不变”或“变小”）。
5．小明利用甲和丙的器材测量滑轮组的机械效率（忽略绳重和摩擦）：
（1）当小明利用图甲装置进行实验时，重物以0.1m/s的速度匀速上升，则弹簧测力计竖直向上
移动的速度为 m/s。
（2）只改变动滑轮重力，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙所示的图像，
分析图像可知被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 。
（3）分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为 N。
（4）当甲、丙滑轮组使用相同的动滑轮提升相同的重物时，甲滑轮组的机械效率 丙滑
轮组的机械效率。（选填“大于”“等于”或“小于”）6．某小组同学在用杠杆测定机械效率的实验中。
（一）小敏用如图1所示的实验装置测定杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力
计，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。
（1）实验中，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时，
C点上升了30cm，则杠杆的机械效率为 %。
（2）实验中若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是 。
（3）若只将钩码的悬挂点由A移至B，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将
（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（二）小王用如图2所示的另一实验装置测量杠杆的机械效率。O为杠杆的转轴，不计摩擦。实
验时，给B端施加竖直向下的力，使挂在杠杆A端的钩码缓缓上升。（图中杠杆为质量分布均
匀的直棒）下表是提升物体时采集到的数据：
实验序号 物重G（N） 拉力（N） A端上升的高 B端下降的高 杠杆的效率
度h/m 度s/m
1 2 5 0.04 0.02 80%
2 4 9 0.04 0.02 89%
3 2 5 0.06 0.03 80%
4 6 15 0.04 0.0.2 92%
（1）由 三组实验，可以初步得出的结论：相同的杠杆，提升的物体越重效率越高。（2）该实验中杠杆的效率总小于100%的原因是杠杆有自重，分析实验数据可知道杠杆的自重
为 N。
7．在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小华用同一滑轮组提升不同的物体，如图甲、乙所示。
实验数据记录如下表：
试验次数 物体重力/N 提升高度/m 拉力/N 绳端移动的距 机械效率/ŋ
离/m
1 3 0.1 2.0 0.3 50%
2 6 0.1 ① 0.3 ②
（1）图乙中是第二次实验中弹簧测力计的示数，表格中②处的数据应为 ；
（2）分析数据可初步得出结论：同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越
（选填“大”或“小”）；
（3）小华改变动滑轮的重力，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出机械效率和动滑
轮重的关系图像如图丙。如果忽略绳重和摩擦，分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重
力为 N。
8．图甲是老李用轮椅推着他老母亲在无障碍通道上缓缓行走，图乙是该通道斜面示意图。为了解
老李推轮椅所用力的大小，小华进行了探究。她从斜面底端A点沿斜面确定了相距1m处的B点，
并测出B点距离地面的高度为9.00cm。（g取10N/kg）（1）选用车轮与轮椅相同材质、花纹的小车为研究对象，进行了如下操作：
①测出小车重为2.0N，小车在斜面上时，其所受重力的示意图是 （填“丁”或“戊”）
图。
②将弹簧测力计校零后沿斜面方向匀速拉动小车，如图乙所示，测力计示数为 N；
③将小车从水平地面提升到B点过程中斜面的机械效率为 。
（2）在小车上逐渐添加重物，测出小车的总重G，测出沿斜面匀速拉动小车需要的力，计算出
拉小车从A点到B点所做的功W ；计算出竖直向上将小车从水平地面提升到B点所做的功
1
W 。以功为纵坐标、小车总重为横坐标，建立坐标系，作出W 、W 与G的关系图像如图丙中
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的线段a和b。
①由丙图知：用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重 （填“有”或“无”）关。
②若这位母亲的质量为50kg，所坐的轮椅质量为20kg，则老李用沿着通道斜面方向的力推轮椅
匀速上坡时，力的大小为 N。
9．如图1所示，把物体甲从A点竖直向上匀速提升至高度为H的B点，绳的拉力为F ；用平行于
1
斜面的拉力F 把物体甲沿斜面从C点匀速拉至与B点等高的D点，物体甲移动距离为s。
2（1）在此过程中斜面的机械效率 ＝ （用题目中的字母表示）。
小明在实验中，提出了关于斜面的η机械效率与斜面倾角大小关系的猜想：斜面倾角越大，沿斜
面把同一物体拉升至同一高度时，机械效率越高。请设计实验验证小明的猜想。
（2）除了图2中的器材，还需要什么测量工具： 。
（3）请写出实验步骤（可画图或文字表述）： 。
10．小金和小明在探究“影响滑轮组机械效率的因素”时，提出了如下猜想：
猜想一：滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关；
猜想二：滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关。
为了验证猜想，准备的器材如下：两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力
计。小金把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组提升不同数量的钩码
进行了三次实验，数据如表所示：
实验 钩码所受的重力 提升高度 拉力F/N 绳端移动的 机械效率
G/N h/m 距离s/m
次数
η
1 2.0 0.1 1.0 0.3 66.7%
2 4.0 0.1 1.8 0.3 74.1%
3 6.0 0.1 2.5 0.3
请你解答如下问题：
（1）表中第3次实验时滑轮组的机械效率为 。根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕
线方式。
（2）分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率
。（选填“越高”、“越低”或“不变”）
（3）利用提供的器材， （选填“能”或“不能”）验证猜想二。
（4）小明在实验中发现：一边拉动弹簧测力计一边读数，由于测力计示数不稳定，非常不方便。
为了方便读数，他提出可以让弹簧测力计保持静止时读数，他的这种想法显然不合理，因为他
没有考虑到 对滑轮组机械效率的影响。如果让弹簧测力计保持静止时读数，则所测出的
滑轮组机械效率比真实值 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
