小明针对同学中存在的有关斜面问题的一些疑惑,进行了探究。如图所示,将长度为lm的长木板的一端垫高,构成长度一定高度可调的斜面。用沿斜面向上的拉力F使重为10N的
题型:不详难度:来源:
小明针对同学中存在的有关斜面问题的一些疑惑,进行了探究。如图所示,将长度为lm的长木板的一端垫高,构成长度一定高度可调的斜面。用沿斜面向上的拉力F使重为10N的滑块沿斜面向上匀速运动。完成斜面机械效率测量。下表中呈现的是部分实验数据,请把表格补充完整。
实验次数
| 1
| 2
| 3
| 4
| 斜面高度h/m
| 0.15
| 0.2
| 0.25
| 0.3
| 拉力F/N
| 2.7
| 3.2
| 3.6
| 4.1
| 机械效率η
| 0.56
| 0.63
| 0.69
|
| (2)疑惑一:“斜面的机械效率越高,越省力吗? ” 请根据表中的实验数据,写出正确的结论:斜面的机械效率越高, 。 (3)疑惑二:“斜面倾斜程度越大,机械效率越高吗? ” 请根据表中的实验数据,写出正确的结论:斜面倾斜程度越大,机械效率 。 (4)疑惑三:“滑块受到的摩擦力是一个‘不可直接测量’的量,能通过‘可测量’量求出摩擦力吗?” 请根据已有的知识推导:重为G的滑块,在沿斜面向上的拉力F作用下,沿斜面匀速向上移动时,滑块受到的摩擦力f的数学表达式:f= 。 (斜面的长L和斜面的高h均为“可测量”量) |
答案
(1)0.73(1分);(2)省力越少(1分);(3)越高(1分);(4)f=(FL-Gh)/L(1分); |
解析
(1)根据W=Gh求出有用功,根据W=Fs求出总功,利用效率公式求出第4次斜面的机械效率; (2)分析表中的拉力和机械效率之间的关系,即可得出斜面的机械效率越高是否省力; (3)斜面越高倾斜程度就越大,分析表中斜面高度和机械效率之间的关系,即可得出斜面倾斜程度与效率的关系. (4)滑块在拉力作用下匀速运动时,根据功的原理列出等式就可得出摩擦力的表达式. 解:(1)第4次的机械效率η=≈0.73,表格如下:
实验次数
| 1
| 2
| 3
| 4
| 斜面高度h/m
| 0.15
| 0.2
| 0.25
| 0.3
| 拉力F/N
| 2.7
| 3.2
| 3.6
| 4.1
| 机械效率η
| 0.56
| 0.63
| 0.69
| 0.73
| (2)从表中第1到4次实验可以看出,机械效率逐渐增大,拉力也逐渐增大,越来越费力; 故可得结论:斜面的机械效率越高,越费力. (3)从表中第1到4次实验可以看出,斜面越高(即斜面倾斜程度越大),机械效率越高; 故可得结论:斜面的粗糙程度一定时,斜面的倾斜程度越大机械效率越高. (4)当滑块沿斜面匀速向上运动时:由功的关系FL=Gh+fL,可得f= 答案为:(1)如上表所示0.73;(2)省力越少(越费力);(3)越高;(4). |
举一反三
某实验小组测一滑轮组机械效率的数据如下表:【7分】
实验 次数
| 动滑轮 重G动/N
| 钩码重 G物/N
| 钩码上升 高度h物/m
| 直接将钩码 举高做的功 W有用/J
| 动力F动/N
| 动力作用点移动距离 S动/m
| 使用滑轮组动力做的功 W总/J
| 滑轮组的机械效率 η
| 1
| 0.53
| 1
| 0.1
| 0.1
| 0.7
| 0.3
| 0.21
| 47.6%
| 2
| 2
| 0.1
| 0.2
| 1.1
| 0.3
| 0.33
| 60.6%
| 3
| 4
| 0.1
| 0.4
| 2
| 0.3
| 0.6
| 66.6%
| (1)请你在图中画出本实验的绕绳方法.【2分】
(2)根据数据发现:用同一滑轮组提升不同重物至同一高度,克服动滑轮 的重所做的额外功______(相同/不同);提升的物重增加时,克服 摩擦和绳重所做的额外功_______(变大/变小/不变),滑轮组的机 械效率____(变大/变小/不变). (3)多次改变提升的物重测量滑轮组的机械效率,目的是为了___. (填符号) A.减小摩擦 B.多次测量取平均值减小误差 C.获得多组数据归纳出物理规律 (4)由本实验___(能/不能)推断:任何机械的机械效率跟物重均有关. |
一名工人用如图2所示的滑轮组提起450N的重物,绳子自由端的拉力F 为200N,重物在5s内匀速上升了1m,下列说法中正确的是A.绳子自由端移动的距离是2m | B.有用功为200J | C.该装置的机械效率是75% | D.拉力的功率是40W |
|
如图26所示,,物体G=500N,在拉力F的作用下物体匀速运动了2m,运动的速度是0.2m/s。若拉力所做的功是600J,且滑轮组的机械效率是80%,求: ⑴拉力F做功的功率是多少?(2分) ⑵物体所受的摩擦力是多大?(2分) |
小刚同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系,如图所示.她首先测出小车重,然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车,调节斜面倾斜角θ的大小多次测量,得到下表所示的数据:
斜面 倾斜角θ
| 小车重G/N
| 斜面高 h/m
| 斜面长 S/m
| 拉力 F/N
| 有用功 W有/J
| 总功 W总/J
| 机械效率η
| 12°
| 5
| 0.2
| 1
| 2.1
| ①
| 2.1
| 48%
| 30°
| 5
| 0.5
| 1
| 3.6
| 2.5
| ②
| 69%
| 45°
| 5
| 0.7
| 1
| 4.3
| 3.5
| 4.3
| ③
| (1)上表中的空格处①、②、③对应的数据分别是: ▲ 、 ▲ 、 ▲ . (2)分析上表数据,得出的探究结论是:斜面倾斜角θ越 ▲ (选填“大”或“小”),斜面越 ▲ (选填“省力”或“费力”),斜面的机械效率越 ▲ (选填“高”或“低”). (3)实验过程中拉力的方向应与斜面 ▲ . (4)若想探究斜面的机械效率与物重的关系,则要保持 ▲ 不变,斜面的光滑程度不变,只改变 ▲ . |
如图所示,是同一滑轮组的两种不同的绕法,用它们提起相同 的重物,比较两种情况下所用的拉力F1、F2和机械效率η1、η2 (不计绳重及摩擦),下列说法中正确的是 ( )A.F1<F2、η1<η2 | B.F1<F2、η1>η2 | C.F1<F2、η1=η2 | D.F1>F2、η1=η2 |
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