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3 小明想测出自己从一楼跑到五楼做功的功率.
(1) 需要的测量工具:台秤、刻度尺、
(2) 小明设计的实验方案如下,其中多余的是
A. 测出自身的质量 m
B. 测出楼梯的总长度 L
C. 测出一阶台阶的高度 h
D. 数出台阶的总数 n
E. 测出上楼所用的时间 t
F. 算出上楼的功率 P
(3) 小明爬楼功率的表达式为 $ P = $
(4) 甲和乙都觉得测功率需要多次实验求平均值,他们给出了以下2种方法:
甲:每天测1次自己正常爬楼的功率,一星期后把测得的所有值取平均值;
乙:在2 h内不间断地爬楼 x次,最后求出 x次爬楼的平均值.
其中,
(1) 需要的测量工具:台秤、刻度尺、
秒表
.(2) 小明设计的实验方案如下,其中多余的是
B
.A. 测出自身的质量 m
B. 测出楼梯的总长度 L
C. 测出一阶台阶的高度 h
D. 数出台阶的总数 n
E. 测出上楼所用的时间 t
F. 算出上楼的功率 P
(3) 小明爬楼功率的表达式为 $ P = $
$\dfrac{mngh}{t}$
(用 g 及方案中所给的物理量表示).(4) 甲和乙都觉得测功率需要多次实验求平均值,他们给出了以下2种方法:
甲:每天测1次自己正常爬楼的功率,一星期后把测得的所有值取平均值;
乙:在2 h内不间断地爬楼 x次,最后求出 x次爬楼的平均值.
其中,
甲
(填“甲”或“乙”)同学求得的值能较准确地反映他通常情况下爬楼的功率,若换用另一种方法,最终求得的值将比通常情况下的功率值偏小
(填“偏大”或“偏小”).答案
3.(1)秒表 (2)B (3)$\dfrac{mngh}{t}$ (4)甲 偏小
解析
【分析】
要解决测爬楼功率的问题，需先明确实验原理：功率公式为$P=\frac{W}{t}$，爬楼时克服重力做功$W=Gh=mgh_{总}$，因此需要测量质量$m$、爬楼总高度$h_{总}$、上楼时间$t$。结合各小问逐一分析：
(1) 测量时间需要专用工具；
(2) 爬楼总高度可通过台阶数和单级高度计算，无需测楼梯总长度；
(3) 推导功率表达式需结合总功和时间；
(4) 多次实验的合理性需考虑是否符合正常体力状态。
【解析】
(1) 根据功率公式$P=\frac{W}{t}$，爬楼做功$W=mgh_{总}$，需测量质量$m$、总高度$h_{总}$、时间$t$。已有台秤（测$m$）、刻度尺（测高度），还需秒表测时间，故填秒表。
(2) 爬楼总高度$h_{总}=nh$（$n$为台阶数，$h$为单级台阶高度），无需测量楼梯总长度$L$，因此多余的是B选项。
(3) 总功$W=mg· nh$，时间为$t$，代入功率公式得$P=\frac{W}{t}=\frac{mngh}{t}$。
(4) 甲同学正常爬楼，符合通常体力状态，测得的功率更准确；乙同学不间断爬楼，体力消耗大，每次爬楼功率小于正常值，多次测量的平均值比通常值偏小。
【答案】
(1)秒表 (2)B (3)$\dfrac{mngh}{t}$ (4)甲 偏小
【知识点】
功率的测量、功的计算、实验方案设计
【点评】
本题以测爬楼功率为载体，考查实验器材选择、方案评估、功率表达式推导及多次实验的合理性分析，是初中物理力学中功率应用的典型基础题，注重对实验原理和实际操作的理解，难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决测爬楼功率的问题，需先明确实验原理：功率公式为$P=\frac{W}{t}$，爬楼时克服重力做功$W=Gh=mgh_{总}$，因此需要测量质量$m$、爬楼总高度$h_{总}$、上楼时间$t$。结合各小问逐一分析：
(1) 测量时间需要专用工具；
(2) 爬楼总高度可通过台阶数和单级高度计算，无需测楼梯总长度；
(3) 推导功率表达式需结合总功和时间；
(4) 多次实验的合理性需考虑是否符合正常体力状态。
【解析】
(1) 根据功率公式$P=\frac{W}{t}$，爬楼做功$W=mgh_{总}$，需测量质量$m$、总高度$h_{总}$、时间$t$。已有台秤（测$m$）、刻度尺（测高度），还需秒表测时间，故填秒表。
(2) 爬楼总高度$h_{总}=nh$（$n$为台阶数，$h$为单级台阶高度），无需测量楼梯总长度$L$，因此多余的是B选项。
(3) 总功$W=mg· nh$，时间为$t$，代入功率公式得$P=\frac{W}{t}=\frac{mngh}{t}$。
(4) 甲同学正常爬楼，符合通常体力状态，测得的功率更准确；乙同学不间断爬楼，体力消耗大，每次爬楼功率小于正常值，多次测量的平均值比通常值偏小。
【答案】
(1)秒表 (2)B (3)$\dfrac{mngh}{t}$ (4)甲 偏小
【知识点】
功率的测量、功的计算、实验方案设计
【点评】
本题以测爬楼功率为载体，考查实验器材选择、方案评估、功率表达式推导及多次实验的合理性分析，是初中物理力学中功率应用的典型基础题，注重对实验原理和实际操作的理解，难度适中。
【难度系数】
0.6
4（2024泰州姜堰期末）在“探究影响动滑轮机械效率的因素”的实验中，小明用同一动滑轮进行了3次实验，实验装置如图所示，实验数据如表所示.
（1）实验时，小明应竖直向上
（2）第2次实验时，弹簧测力计的示数如图所示，此时绳端受到的拉力为
（3）分析表中数据可知：用同一动滑轮匀速提升重物，在物重增加时，拉力所做的额外功占总功的比值将
（4）另一位同学也用该装置提升重4 N的钩码，测量相关数据后算得动滑轮的机械效率为86.7%，与表中小明算得的83.3%有较大差别，造成上述较大差别的原因可能是该同学在实验操作中
A. 提升的高度比小明实验时的大得多
B. 弹簧测力计静止时读出拉力大小
C. 拉着弹簧测力计向上加速运动
D. 拉力方向与弹簧测力计轴线方向不一致
（1）实验时，小明应竖直向上
匀速
拉动弹簧测力计.（2）第2次实验时，弹簧测力计的示数如图所示，此时绳端受到的拉力为
1.3
N，提升重物所做的有用功为0.6
J，动滑轮的机械效率为76.9
%.（3）分析表中数据可知：用同一动滑轮匀速提升重物，在物重增加时，拉力所做的额外功占总功的比值将
减小
；第4次实验中，减小物体提升的高度，动滑轮的机械效率不变
.（均填“减小”“不变”或“增大”）（4）另一位同学也用该装置提升重4 N的钩码，测量相关数据后算得动滑轮的机械效率为86.7%，与表中小明算得的83.3%有较大差别，造成上述较大差别的原因可能是该同学在实验操作中
B
.A. 提升的高度比小明实验时的大得多
B. 弹簧测力计静止时读出拉力大小
C. 拉着弹簧测力计向上加速运动
D. 拉力方向与弹簧测力计轴线方向不一致
答案
4.(1)匀速 (2)1.3 0.6 76.9 (3)减小 不变 (4)B
解析
【分析】
本题考查动滑轮机械效率的实验探究，解题思路如下：
1. 实验时需匀速拉动弹簧测力计，此时动滑轮受力平衡，拉力大小等于弹簧测力计示数，能准确测量拉力；
2. 读取弹簧测力计示数时，先确定分度值再读数；有用功为克服物体重力做的功（$W_{有}=Gh$），总功为拉力做的功（$W_{总}=Fs$），动滑轮绳子段数$n=2$，故绳端移动距离$s=2h$，机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%$；
3. 分析额外功占总功的比值时，额外功主要来自动滑轮重力，同一动滑轮$G_{动}$不变，物重增大时，额外功占比减小；机械效率与提升高度无关，因为$h$在计算中会约去；
4. 分析机械效率差异的原因时，需考虑操作对拉力和总功的影响：静止读数时无需克服绳重、摩擦，拉力偏小，总功偏小，机械效率偏高，符合题目中更高的情况。
【解析】
（1）实验时，为保证拉力大小恒定，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时动滑轮处于平衡状态，拉力等于测力计示数；
（2）弹簧测力计分度值为$0.2N$，示数为$1.3N$；第2次实验中，物重$G=2N$，提升高度$h=0.3m$，有用功$W_{有}=Gh=2N×0.3m=0.6J$；动滑轮绳子段数$n=2$，绳端移动距离$s=2h=0.6m$，总功$W_{总}=Fs=1.3N×0.6m=0.78J$，机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{0.6J}{0.78J}×100\%≈76.9\%$；
（3）同一动滑轮，额外功主要由动滑轮重力产生，$W_{额}=G_{动}h$，总功$W_{总}=Gh+G_{动}h$，额外功占总功的比值为$\frac{G_{动}}{G+G_{动}}$，物重$G$增大时，该比值减小；机械效率$\eta=\frac{G}{2F}$，与提升高度$h$无关，故减小高度时机械效率不变；
（4）分析选项：A. 提升高度不影响机械效率，错误；B. 弹簧测力计静止读数时，无需克服绳重、摩擦，拉力测量值偏小，总功偏小，机械效率偏高，符合题意；C. 加速运动时拉力偏大，总功偏大，机械效率偏低，错误；D. 拉力方向不一致时，拉力偏大，总功偏大，机械效率偏低，错误，故选B。
【答案】
(1)匀速 (2)1.3；0.6；76.9 (3)减小；不变 (4)B
【知识点】
动滑轮机械效率、有用功与额外功、机械效率计算
【点评】
本题围绕动滑轮机械效率实验展开，重点考查实验操作要求、机械效率计算及影响因素，需明确额外功来源，理解机械效率与提升高度无关的原因，同时能分析实验操作对机械效率的影响，是力学实验常考题型。
【难度系数】
0.5
本题考查动滑轮机械效率的实验探究，解题思路如下：
1. 实验时需匀速拉动弹簧测力计，此时动滑轮受力平衡，拉力大小等于弹簧测力计示数，能准确测量拉力；
2. 读取弹簧测力计示数时，先确定分度值再读数；有用功为克服物体重力做的功（$W_{有}=Gh$），总功为拉力做的功（$W_{总}=Fs$），动滑轮绳子段数$n=2$，故绳端移动距离$s=2h$，机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%$；
3. 分析额外功占总功的比值时，额外功主要来自动滑轮重力，同一动滑轮$G_{动}$不变，物重增大时，额外功占比减小；机械效率与提升高度无关，因为$h$在计算中会约去；
4. 分析机械效率差异的原因时，需考虑操作对拉力和总功的影响：静止读数时无需克服绳重、摩擦，拉力偏小，总功偏小，机械效率偏高，符合题目中更高的情况。
【解析】
（1）实验时，为保证拉力大小恒定，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时动滑轮处于平衡状态，拉力等于测力计示数；
（2）弹簧测力计分度值为$0.2N$，示数为$1.3N$；第2次实验中，物重$G=2N$，提升高度$h=0.3m$，有用功$W_{有}=Gh=2N×0.3m=0.6J$；动滑轮绳子段数$n=2$，绳端移动距离$s=2h=0.6m$，总功$W_{总}=Fs=1.3N×0.6m=0.78J$，机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{0.6J}{0.78J}×100\%≈76.9\%$；
（3）同一动滑轮，额外功主要由动滑轮重力产生，$W_{额}=G_{动}h$，总功$W_{总}=Gh+G_{动}h$，额外功占总功的比值为$\frac{G_{动}}{G+G_{动}}$，物重$G$增大时，该比值减小；机械效率$\eta=\frac{G}{2F}$，与提升高度$h$无关，故减小高度时机械效率不变；
（4）分析选项：A. 提升高度不影响机械效率，错误；B. 弹簧测力计静止读数时，无需克服绳重、摩擦，拉力测量值偏小，总功偏小，机械效率偏高，符合题意；C. 加速运动时拉力偏大，总功偏大，机械效率偏低，错误；D. 拉力方向不一致时，拉力偏大，总功偏大，机械效率偏低，错误，故选B。
【答案】
(1)匀速 (2)1.3；0.6；76.9 (3)减小；不变 (4)B
【知识点】
动滑轮机械效率、有用功与额外功、机械效率计算
【点评】
本题围绕动滑轮机械效率实验展开，重点考查实验操作要求、机械效率计算及影响因素，需明确额外功来源，理解机械效率与提升高度无关的原因，同时能分析实验操作对机械效率的影响，是力学实验常考题型。
【难度系数】
0.5
