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1. 在测量滑轮组的机械效率的实验中：
(1)实验原理是
(2)实验需要直接测量的物理量是
(3)需要的测量工具是
(1)实验原理是
$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$
.(2)实验需要直接测量的物理量是
钩码所受的重力G
、钩码上升的高度h
、绳受到的拉力F
和绳端移动的距离s
.(3)需要的测量工具是
弹簧测力计
和刻度尺
.答案
1.(1)$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$
(2)钩码所受的重力G 钩码上升的高度h 绳受到的拉力F 绳端移动的距离s
(3)弹簧测力计 刻度尺
(2)钩码所受的重力G 钩码上升的高度h 绳受到的拉力F 绳端移动的距离s
(3)弹簧测力计 刻度尺
解析
【分析】
我们可以从机械效率的定义出发顺着逻辑推导所有问题：首先第一问，测量机械效率的实验原理本质就是机械效率的定义，也就是有用功和总功的比值。第二问，把有用功和总功的表达式展开，提升钩码做的有用功是W有=Gh，拉力做的总功是W总=Fs，要算出这两个功进而得到机械效率，就需要直接测出公式里对应的四个物理量。第三问，对应力的测量选测力工具，长度的测量选测长度的工具，从原理反推不需要死记硬背就能得到所有结果。
【解析】
(1) 滑轮组的机械效率的物理意义就是有用功占总功的比例，因此该实验的实验原理就是机械效率的定义式：$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$。
(2) 结合有用功计算公式$W_{有用}=Gh$、总功计算公式$W_{总}=Fs$，要计算出有用功和总功进而求出机械效率，需要直接测量的物理量分别是钩码所受的重力G、钩码上升的高度h、绳受到的拉力F、绳端移动的距离s。
(3) 钩码重力和绳端拉力属于力的范畴，用弹簧测力计测量；钩码上升高度、绳端移动距离属于长度范畴，用刻度尺测量，因此需要的测量工具是弹簧测力计和刻度尺。
【答案】
(1)$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$
(2)钩码所受的重力G 钩码上升的高度h 绳受到的拉力F 绳端移动的距离s
(3)弹簧测力计 刻度尺
【知识点】
滑轮组机械效率测量；功的计算；力学测量工具
【点评】
本题是测量滑轮组机械效率实验的基础考题，没有复杂计算，核心考察学生对实验底层逻辑的理解，只要从实验原理出发反向推导就能轻松得出答案，属于力学实验的必拿分基础考点。
【难度系数】
0.9
我们可以从机械效率的定义出发顺着逻辑推导所有问题：首先第一问，测量机械效率的实验原理本质就是机械效率的定义，也就是有用功和总功的比值。第二问，把有用功和总功的表达式展开，提升钩码做的有用功是W有=Gh，拉力做的总功是W总=Fs，要算出这两个功进而得到机械效率，就需要直接测出公式里对应的四个物理量。第三问，对应力的测量选测力工具，长度的测量选测长度的工具，从原理反推不需要死记硬背就能得到所有结果。
【解析】
(1) 滑轮组的机械效率的物理意义就是有用功占总功的比例，因此该实验的实验原理就是机械效率的定义式：$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$。
(2) 结合有用功计算公式$W_{有用}=Gh$、总功计算公式$W_{总}=Fs$，要计算出有用功和总功进而求出机械效率，需要直接测量的物理量分别是钩码所受的重力G、钩码上升的高度h、绳受到的拉力F、绳端移动的距离s。
(3) 钩码重力和绳端拉力属于力的范畴，用弹簧测力计测量；钩码上升高度、绳端移动距离属于长度范畴，用刻度尺测量，因此需要的测量工具是弹簧测力计和刻度尺。
【答案】
(1)$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$
(2)钩码所受的重力G 钩码上升的高度h 绳受到的拉力F 绳端移动的距离s
(3)弹簧测力计 刻度尺
【知识点】
滑轮组机械效率测量；功的计算；力学测量工具
【点评】
本题是测量滑轮组机械效率实验的基础考题，没有复杂计算，核心考察学生对实验底层逻辑的理解，只要从实验原理出发反向推导就能轻松得出答案，属于力学实验的必拿分基础考点。
【难度系数】
0.9
2. 如图所示，在“测量动滑轮机械效率”的实验中，下列要求错误的是（
A.弹簧测力计必须先校零
B.弹簧测力计必须竖直向上拉
C.弹簧测力计必须在静止时读数
D.实验时装置旁的直尺必须竖直放置
C
）A.弹簧测力计必须先校零
B.弹簧测力计必须竖直向上拉
C.弹簧测力计必须在静止时读数
D.实验时装置旁的直尺必须竖直放置
答案
2.C
解析
【分析】
这道题考查测量动滑轮机械效率的实验操作规范，我们可以结合实验操作的目的逐个判断选项正误：首先回忆力学测量仪器的通用操作，弹簧测力计使用前必须校零，先判断A的正确性；再结合动滑轮的受力特点，拉力竖直向上才能保证拉力大小等于绳子的张力，判断B的合理性；接着对比静止和匀速拉动时滑轮的受力区别，静止时滑轮和轴之间的摩擦没有被拉力平衡，此时读数会偏小，不符合实际做功的情况，判断C的正误；最后结合实验需要测量的物理量：物体上升高度、绳子自由端移动的距离都是竖直方向的长度，判断刻度尺的放置要求，最终选出错误的操作。
【解析】
我们逐一分析每个选项：
A. 弹簧测力计使用前校零是基本操作规范，可避免测量结果出现系统误差，该要求正确，不符合题意；
B. 竖直向上匀速拉动弹簧测力计，才能保证拉力方向与绳子方向一致，若斜向拉动弹簧测力计，拉力的力臂会变小，拉力会偏大，影响测量结果，该要求正确，不符合题意；
C. 若在弹簧测力计静止时读数，动滑轮与轴、绳子之间的摩擦力没有被计入拉力的影响，测得的拉力值会比实际匀速拉动时的拉力偏小，计算得到的机械效率会偏大，不符合实验的真实测量需求，实验需要在匀速拉动弹簧测力计时读数，该要求错误，符合题意；
D. 实验中需要测量物体上升的竖直高度和绳子自由端移动的竖直距离，因此装置旁的直尺必须竖直放置，才能准确测量对应长度，该要求正确，不符合题意。
所以本题选C。
【答案】
C
【知识点】
动滑轮机械效率测量
弹簧测力计使用
刻度尺使用
【点评】
本题聚焦动滑轮机械效率实验的易错操作细节，很多同学容易忽略静止读数时摩擦力未体现的问题，误将静止读数当作正确操作，解题时要结合实验的真实做功场景，区分静止和匀速拉动状态下的受力差异，理解每一步操作要求背后的原理。
【难度系数】
0.6
这道题考查测量动滑轮机械效率的实验操作规范，我们可以结合实验操作的目的逐个判断选项正误：首先回忆力学测量仪器的通用操作，弹簧测力计使用前必须校零，先判断A的正确性；再结合动滑轮的受力特点，拉力竖直向上才能保证拉力大小等于绳子的张力，判断B的合理性；接着对比静止和匀速拉动时滑轮的受力区别，静止时滑轮和轴之间的摩擦没有被拉力平衡，此时读数会偏小，不符合实际做功的情况，判断C的正误；最后结合实验需要测量的物理量：物体上升高度、绳子自由端移动的距离都是竖直方向的长度，判断刻度尺的放置要求，最终选出错误的操作。
【解析】
我们逐一分析每个选项：
A. 弹簧测力计使用前校零是基本操作规范，可避免测量结果出现系统误差，该要求正确，不符合题意；
B. 竖直向上匀速拉动弹簧测力计，才能保证拉力方向与绳子方向一致，若斜向拉动弹簧测力计，拉力的力臂会变小，拉力会偏大，影响测量结果，该要求正确，不符合题意；
C. 若在弹簧测力计静止时读数，动滑轮与轴、绳子之间的摩擦力没有被计入拉力的影响，测得的拉力值会比实际匀速拉动时的拉力偏小，计算得到的机械效率会偏大，不符合实验的真实测量需求，实验需要在匀速拉动弹簧测力计时读数，该要求错误，符合题意；
D. 实验中需要测量物体上升的竖直高度和绳子自由端移动的竖直距离，因此装置旁的直尺必须竖直放置，才能准确测量对应长度，该要求正确，不符合题意。
所以本题选C。
【答案】
C
【知识点】
动滑轮机械效率测量
弹簧测力计使用
刻度尺使用
【点评】
本题聚焦动滑轮机械效率实验的易错操作细节，很多同学容易忽略静止读数时摩擦力未体现的问题，误将静止读数当作正确操作，解题时要结合实验的真实做功场景，区分静止和匀速拉动状态下的受力差异，理解每一步操作要求背后的原理。
【难度系数】
0.6
3. 提升相同的重物时，影响滑轮组机械效率大小的主要因素是 （
A.重物移动距离的大小
B.动力作用点移动距离的大小
C.动滑轮的总重与摩擦力的大小
D.定滑轮的个数与摩擦力的大小
C
）A.重物移动距离的大小
B.动力作用点移动距离的大小
C.动滑轮的总重与摩擦力的大小
D.定滑轮的个数与摩擦力的大小
答案
3.C
解析
【分析】
我们可以从滑轮组机械效率的定义出发思考：首先机械效率是有用功和总功的比值，提升相同重物时，有用功是克服重物重力做的功，我们只需要判断哪些因素会改变有用功、额外功的占比即可。先回忆滑轮组额外功的主要来源，再逐个排除无关选项：重物移动距离、动力作用点移动的距离代入效率公式后会被约去，不会影响比值；定滑轮只改变力的方向，不会产生额外功，也不会影响效率；只有动滑轮总重和摩擦力会直接改变额外功的大小，最终影响效率，由此就能选出正确答案。
【解析】
解：滑轮组提升重物时，机械效率的推导公式为：
$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{Gh}{Gh+W_{额}}$
其中额外功$W_{额}$的主要来源是克服动滑轮重力做功、克服绳重和摩擦力做功。
对各选项逐一分析：
选项A：将$W_{额}$展开后代入公式，重物移动的距离h可以在分子分母中约去，不会改变有用功和总功的比值，因此重物移动距离不影响机械效率，A错误。
选项B：动力作用点移动距离$s=nh$（n为承担物重的绳子段数），同样代入公式后s的相关项会被约去，不影响机械效率，B错误。
选项C：提升相同重物时，有用功占比的大小由额外功决定，动滑轮总重越大、摩擦力越大，额外功就越多，机械效率就越低，二者是影响滑轮组机械效率的主要因素，C正确。
选项D：定滑轮的作用仅为改变力的方向，定滑轮的重力不会带来额外功，定滑轮的个数不会影响机械效率，D错误。
【答案】
C
【知识点】
滑轮组机械效率，额外功的判断
【点评】
本题属于机械效率部分的基础考题，核心考察对机械效率本质的理解，易错点是误认为移动距离、定滑轮数量会影响效率，解题时要明确：机械效率是功的比值，和运动距离无关，定滑轮不参与承担物重，不会产生对应额外功，额外功的核心来源是动滑轮自重、摩擦和绳重。
【难度系数】
0.8
我们可以从滑轮组机械效率的定义出发思考：首先机械效率是有用功和总功的比值，提升相同重物时，有用功是克服重物重力做的功，我们只需要判断哪些因素会改变有用功、额外功的占比即可。先回忆滑轮组额外功的主要来源，再逐个排除无关选项：重物移动距离、动力作用点移动的距离代入效率公式后会被约去，不会影响比值；定滑轮只改变力的方向，不会产生额外功，也不会影响效率；只有动滑轮总重和摩擦力会直接改变额外功的大小，最终影响效率，由此就能选出正确答案。
【解析】
解：滑轮组提升重物时，机械效率的推导公式为：
$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{Gh}{Gh+W_{额}}$
其中额外功$W_{额}$的主要来源是克服动滑轮重力做功、克服绳重和摩擦力做功。
对各选项逐一分析：
选项A：将$W_{额}$展开后代入公式，重物移动的距离h可以在分子分母中约去，不会改变有用功和总功的比值，因此重物移动距离不影响机械效率，A错误。
选项B：动力作用点移动距离$s=nh$（n为承担物重的绳子段数），同样代入公式后s的相关项会被约去，不影响机械效率，B错误。
选项C：提升相同重物时，有用功占比的大小由额外功决定，动滑轮总重越大、摩擦力越大，额外功就越多，机械效率就越低，二者是影响滑轮组机械效率的主要因素，C正确。
选项D：定滑轮的作用仅为改变力的方向，定滑轮的重力不会带来额外功，定滑轮的个数不会影响机械效率，D错误。
【答案】
C
【知识点】
滑轮组机械效率，额外功的判断
【点评】
本题属于机械效率部分的基础考题，核心考察对机械效率本质的理解，易错点是误认为移动距离、定滑轮数量会影响效率，解题时要明确：机械效率是功的比值，和运动距离无关，定滑轮不参与承担物重，不会产生对应额外功，额外功的核心来源是动滑轮自重、摩擦和绳重。
【难度系数】
0.8
4. 小明探究影响滑轮组机械效率的因素时，猜想滑轮组的机械效率与下列因素有关：①被提升的物体的重力；②物体被提升的高度；③动滑轮的重力；④承重绳子的段数.他用相同的滑轮设计了如图所示的两个滑轮组，将重物提升相同高度做对比实验来验证猜想，该实验验证的猜想是（
A.①
B.①②
C.①②③
D.①②③④
A
）A.①
B.①②
C.①②③
D.①②③④
答案
4.A
解析
【分析】
这道题需要结合控制变量法的实验逻辑来思考：首先对比两组实验的所有条件，先区分哪些量是被控制不变的，哪些量是发生改变的。观察图中两个滑轮组，所用的滑轮完全一致，因此动滑轮重力相同；绳子的绕线方式完全相同，承重绳子的段数也相同；题目明确说明将重物提升相同高度，因此物体被提升的高度也保持一致。两组实验唯一的区别是右侧滑轮组悬挂的重物总重力更大，也就是只有被提升物体的重力这一个变量不同，其余所有可能影响机械效率的因素都被控制不变，因此该实验探究的就是机械效率和被提升物体重力的关系，对应验证猜想①。
【解析】
1. 梳理两组实验的相同条件：
两个滑轮组使用完全相同的滑轮，因此动滑轮的重力相等；绳子绕法完全一致，承重绳子段数n相同；实验设定提升重物的高度相同，因此物体被提升的高度也相等。
2. 确定唯一变量：
左侧滑轮组悬挂1个重物，右侧滑轮组悬挂2个重物，仅被提升物体的总重力这一因素不同，其余所有可能影响滑轮组机械效率的因素都保持不变。
3. 根据控制变量法的实验规则，该对比实验只验证滑轮组的机械效率与被提升物体的重力的关系，即验证猜想①，因此A选项正确。
【答案】
A
【知识点】
控制变量法；滑轮组机械效率影响因素
【点评】
本题考查探究滑轮组机械效率影响因素的实验设计逻辑，核心是掌握控制变量法的使用规则，解题时逐一排查两组实验的各个相关变量，找出唯一的不同变量即可确定实验探究方向，避免误判其他未发生变化的因素。
【难度系数】
0.7
这道题需要结合控制变量法的实验逻辑来思考：首先对比两组实验的所有条件，先区分哪些量是被控制不变的，哪些量是发生改变的。观察图中两个滑轮组，所用的滑轮完全一致，因此动滑轮重力相同；绳子的绕线方式完全相同，承重绳子的段数也相同；题目明确说明将重物提升相同高度，因此物体被提升的高度也保持一致。两组实验唯一的区别是右侧滑轮组悬挂的重物总重力更大，也就是只有被提升物体的重力这一个变量不同，其余所有可能影响机械效率的因素都被控制不变，因此该实验探究的就是机械效率和被提升物体重力的关系，对应验证猜想①。
【解析】
1. 梳理两组实验的相同条件：
两个滑轮组使用完全相同的滑轮，因此动滑轮的重力相等；绳子绕法完全一致，承重绳子段数n相同；实验设定提升重物的高度相同，因此物体被提升的高度也相等。
2. 确定唯一变量：
左侧滑轮组悬挂1个重物，右侧滑轮组悬挂2个重物，仅被提升物体的总重力这一因素不同，其余所有可能影响滑轮组机械效率的因素都保持不变。
3. 根据控制变量法的实验规则，该对比实验只验证滑轮组的机械效率与被提升物体的重力的关系，即验证猜想①，因此A选项正确。
【答案】
A
【知识点】
控制变量法；滑轮组机械效率影响因素
【点评】
本题考查探究滑轮组机械效率影响因素的实验设计逻辑，核心是掌握控制变量法的使用规则，解题时逐一排查两组实验的各个相关变量，找出唯一的不同变量即可确定实验探究方向，避免误判其他未发生变化的因素。
【难度系数】
0.7
5. 用同一滑轮组提升同一重物,第一次将重物提高$h$,第二次将重物提高$2h$.不考虑摩擦,比较两次实验滑轮组的机械效率,则（
A.第二次有用功是第一次的2倍,因此机械效率增大一倍
B.第二次总功是第一次的2倍,因此机械效率减为一半
C.第二次提升动滑轮做的额外功增大一倍,所以机械效率减为一半
D.两次实验滑轮组的机械效率相同
D
）A.第二次有用功是第一次的2倍,因此机械效率增大一倍
B.第二次总功是第一次的2倍,因此机械效率减为一半
C.第二次提升动滑轮做的额外功增大一倍,所以机械效率减为一半
D.两次实验滑轮组的机械效率相同
答案
5.D
解析
【分析】
我们首先要明确解题的核心思路：要比较两次的机械效率，不能只看单一的有用功或者总功的变化，要从机械效率的定义公式出发，结合题目给出的“同一滑轮组、同一重物、不考虑摩擦”的条件推导。第一步，先明确有用功是提升重物做的功，额外功这里因为不计摩擦，全部来自克服动滑轮重力做的功；第二步分别写出两次实验的有用功、额外功、总功的表达式，代入机械效率的计算式，观察提升高度h在计算过程中是否会被约去，就能判断机械效率是否随提升高度变化。
【解析】
不考虑摩擦时，该滑轮组的额外功仅为克服动滑轮重力所做的功，设重物重力为G，动滑轮重力为G动：
1. 第一次提升高度为h时：
有用功：$W_{有1}=Gh$
额外功：$W_{额1}=G_{动}h$
总功：$W_{总1}=W_{有1}+W_{额1}=Gh+G_{动}h$
机械效率：$\eta_1=\frac{W_{有1}}{W_{总1}}=\frac{Gh}{Gh+G_{动}h}=\frac{G}{G+G_{动}}$
2. 第二次提升高度为2h时：
有用功：$W_{有2}=G· 2h=2Gh$，是第一次有用功的2倍
额外功：$W_{额2}=G_{动}· 2h=2G_{动}h$，是第一次额外功的2倍
总功：$W_{总2}=W_{有2}+W_{额2}=2Gh+2G_{动}h=2(Gh+G_{动}h)$，是第一次总功的2倍
机械效率：$\eta_2=\frac{W_{有2}}{W_{总2}}=\frac{2Gh}{2Gh+2G_{动}h}=\frac{G}{G+G_{动}}$
对比可得$\eta_1=\eta_2$，两次实验滑轮组的机械效率相同，因此选项A、B、C错误，D正确。
【答案】
D
【知识点】
滑轮组机械效率计算；有用功与额外功；机械效率的影响因素
【点评】
本题的易错点是很多同学会误以为提升高度变化就会改变机械效率，实际上对于不计摩擦的同一滑轮组提升同一重物的场景，机械效率的表达式里提升高度h会被约去，机械效率和重物提升的高度无关，解题时要从公式本质推导，不能仅凭单一功的变化就判断机械效率的变化。
【难度系数】
0.7
我们首先要明确解题的核心思路：要比较两次的机械效率，不能只看单一的有用功或者总功的变化，要从机械效率的定义公式出发，结合题目给出的“同一滑轮组、同一重物、不考虑摩擦”的条件推导。第一步，先明确有用功是提升重物做的功，额外功这里因为不计摩擦，全部来自克服动滑轮重力做的功；第二步分别写出两次实验的有用功、额外功、总功的表达式，代入机械效率的计算式，观察提升高度h在计算过程中是否会被约去，就能判断机械效率是否随提升高度变化。
【解析】
不考虑摩擦时，该滑轮组的额外功仅为克服动滑轮重力所做的功，设重物重力为G，动滑轮重力为G动：
1. 第一次提升高度为h时：
有用功：$W_{有1}=Gh$
额外功：$W_{额1}=G_{动}h$
总功：$W_{总1}=W_{有1}+W_{额1}=Gh+G_{动}h$
机械效率：$\eta_1=\frac{W_{有1}}{W_{总1}}=\frac{Gh}{Gh+G_{动}h}=\frac{G}{G+G_{动}}$
2. 第二次提升高度为2h时：
有用功：$W_{有2}=G· 2h=2Gh$，是第一次有用功的2倍
额外功：$W_{额2}=G_{动}· 2h=2G_{动}h$，是第一次额外功的2倍
总功：$W_{总2}=W_{有2}+W_{额2}=2Gh+2G_{动}h=2(Gh+G_{动}h)$，是第一次总功的2倍
机械效率：$\eta_2=\frac{W_{有2}}{W_{总2}}=\frac{2Gh}{2Gh+2G_{动}h}=\frac{G}{G+G_{动}}$
对比可得$\eta_1=\eta_2$，两次实验滑轮组的机械效率相同，因此选项A、B、C错误，D正确。
【答案】
D
【知识点】
滑轮组机械效率计算；有用功与额外功；机械效率的影响因素
【点评】
本题的易错点是很多同学会误以为提升高度变化就会改变机械效率，实际上对于不计摩擦的同一滑轮组提升同一重物的场景，机械效率的表达式里提升高度h会被约去，机械效率和重物提升的高度无关，解题时要从公式本质推导，不能仅凭单一功的变化就判断机械效率的变化。
【难度系数】
0.7
