9.(2025·兴化期中)小明同学在小区里看见装修工人用滑轮组将材料运上高楼,如图甲所示,他想知道如何提高滑轮组的机械效率,即滑轮组的机械效率和什么因素有关.他猜想滑轮组的机械效率可能和提升的物重、提升高度、动滑轮的重力有关.于是他组成一个实验小组,用如图乙所示装置进行实验.测量过程中,弹簧测力计始终保持竖直向上并匀速拉动钩码,实验中每个钩码重1N,并将测得的数据记录在下表.

【解释】(1)第1次实验测得的机械效率为
(2)分析第1、2次实验数据可知:使用同一滑轮组,提升的物体越重,滑轮组的机械效率
(3)实验4用的是图乙中的
【交流】由以上结论可知,工人若要提高滑轮组的机械效率,在不改变机械的前提下,可以

【解释】(1)第1次实验测得的机械效率为
74%
(结果保留到整数位),若此时不计绳重与摩擦,则动滑轮重为0.7
N.(2)分析第1、2次实验数据可知:使用同一滑轮组,提升的物体越重,滑轮组的机械效率
越高
.分析第1、3次实验数据可知:使用不同的滑轮组,提升相同的重物,动滑轮个数越多(即动滑轮总重越重),滑轮组的机械效率越低
.(3)实验4用的是图乙中的
c
(选填“a”“b”或“c”)装置,分析第3、4次实验数据可知,滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关
.【交流】由以上结论可知,工人若要提高滑轮组的机械效率,在不改变机械的前提下,可以
增加物重
.答案
【解释】(1)74% 0.7 (2)越高 越低 (3)c 无关
【交流】增加物重
【交流】增加物重
解析
【分析】
本题考查滑轮组机械效率的相关知识,解题思路:1. 计算机械效率时,利用公式η=W有/W总=Gh/(Fs),结合不计绳重与摩擦时拉力与物重、动滑轮重的关系F=(G+G动)/n,代入对应数据计算;2. 分析机械效率的影响因素时,采用控制变量法,对比实验中不变量和改变量,推导得出结论;3. 判断实验装置时,根据机械效率与提升高度无关的结论,确定对应滑轮组;4. 最后结合探究结论,明确提高滑轮组机械效率的方法。
【解析】
(1) 第1次实验中,滑轮组绳子段数n=3,物重G=2N,拉力F=0.9N,根据机械效率公式:η=W有/W总=Gh/(Fs)=Gh/(F·nh)=G/(nF)=2N/(3×0.9N)≈74%;不计绳重与摩擦时,拉力F=(G+G动)/n,因此动滑轮重G动=nF - G=3×0.9N -2N=0.7N。
(2) 对比第1、2次实验,使用同一滑轮组,提升物重越大,滑轮组的机械效率越高;对比第1、3次实验,提升相同重物,动滑轮总重越重,滑轮组的机械效率越低。
(3) 对比第3、4次实验,提升高度不同但机械效率相同,说明滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关,因此实验4用的是图乙中的c装置;结合实验结论,不改变机械的前提下,增加物重可提高滑轮组的机械效率。
【答案】
(1)74%;0.7 (2)越高;越低 (3)c;无关 【交流】增加物重
【知识点】
滑轮组的机械效率、控制变量法、功的计算
【点评】
本题通过实验探究滑轮组机械效率的影响因素,重点考查机械效率的计算和控制变量法的应用,是力学基础题型,需学生熟练掌握相关公式与实验方法。
【难度系数】
0.7
本题考查滑轮组机械效率的相关知识,解题思路:1. 计算机械效率时,利用公式η=W有/W总=Gh/(Fs),结合不计绳重与摩擦时拉力与物重、动滑轮重的关系F=(G+G动)/n,代入对应数据计算;2. 分析机械效率的影响因素时,采用控制变量法,对比实验中不变量和改变量,推导得出结论;3. 判断实验装置时,根据机械效率与提升高度无关的结论,确定对应滑轮组;4. 最后结合探究结论,明确提高滑轮组机械效率的方法。
【解析】
(1) 第1次实验中,滑轮组绳子段数n=3,物重G=2N,拉力F=0.9N,根据机械效率公式:η=W有/W总=Gh/(Fs)=Gh/(F·nh)=G/(nF)=2N/(3×0.9N)≈74%;不计绳重与摩擦时,拉力F=(G+G动)/n,因此动滑轮重G动=nF - G=3×0.9N -2N=0.7N。
(2) 对比第1、2次实验,使用同一滑轮组,提升物重越大,滑轮组的机械效率越高;对比第1、3次实验,提升相同重物,动滑轮总重越重,滑轮组的机械效率越低。
(3) 对比第3、4次实验,提升高度不同但机械效率相同,说明滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关,因此实验4用的是图乙中的c装置;结合实验结论,不改变机械的前提下,增加物重可提高滑轮组的机械效率。
【答案】
(1)74%;0.7 (2)越高;越低 (3)c;无关 【交流】增加物重
【知识点】
滑轮组的机械效率、控制变量法、功的计算
【点评】
本题通过实验探究滑轮组机械效率的影响因素,重点考查机械效率的计算和控制变量法的应用,是力学基础题型,需学生熟练掌握相关公式与实验方法。
【难度系数】
0.7
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