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11. 在日常生活和工农业生产中,提高机械效率有着重要的意义.提高机械效率,要从研究影响机械效率的因素出发,寻求办法.
为了探究影响机械效率的因素,小明选取了大小相同的滑轮,利用图甲和图乙装置进行实验,并把数据整理记录在下表中.
(1) 比较1和2两次实验发现:在所用滑轮组相同时,提升的钩码______,机械效率越高.
(2) 比较3和4两次实验发现:滑轮组的机械效率还与______有关.
(3) 比较______两次实验发现:在所用滑轮组相同时,机械效率与提升钩码的高度无关.
(4) 第5次实验是利用了图______的装置完成的.
(5) 利用图甲的装置,把重6 N的物体用2.5 N的拉力匀速拉起,滑轮组的机械效率为______.如果没有刻度尺,只有测力计,也可以测量出滑轮组的机械效率,测得的机械效率会______(选填“不变”“偏大”或“偏小”).
(6) 小明利用图丙装置实验发现:斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关,与物重无关.保持斜面倾斜程度不变,可以采用______的方法提高斜面的机械效率.
(7) 实验表明:额外功越小,总功越接近有用功.进一步推理得出:假设没有额外功,总功等于有用功.可见使用任何机械都______.
为了探究影响机械效率的因素,小明选取了大小相同的滑轮,利用图甲和图乙装置进行实验,并把数据整理记录在下表中.
(1) 比较1和2两次实验发现:在所用滑轮组相同时,提升的钩码______,机械效率越高.
(2) 比较3和4两次实验发现:滑轮组的机械效率还与______有关.
(3) 比较______两次实验发现:在所用滑轮组相同时,机械效率与提升钩码的高度无关.
(4) 第5次实验是利用了图______的装置完成的.
(5) 利用图甲的装置,把重6 N的物体用2.5 N的拉力匀速拉起,滑轮组的机械效率为______.如果没有刻度尺,只有测力计,也可以测量出滑轮组的机械效率,测得的机械效率会______(选填“不变”“偏大”或“偏小”).
(6) 小明利用图丙装置实验发现:斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关,与物重无关.保持斜面倾斜程度不变,可以采用______的方法提高斜面的机械效率.
(7) 实验表明:额外功越小,总功越接近有用功.进一步推理得出:假设没有额外功,总功等于有用功.可见使用任何机械都______.
答案
(1) 越重 (2) 滑轮的材质 (3) 2、3 (4) 乙 (5) $80 \%$ 不变 (6) 减小接触面粗糙程度 (7) 不省功 解析: (1) 比较 1 和 2 两次实验发现: 在所用滑轮组相同时, 提升物体的重力越重, 机械效率越高. (2) 比较 3 和 4 两次实验可知, 提升物体的重力相同, 滑轮的材质不同, 机械效率不同, 可得滑轮组的机械效率还与滑轮的材质有关. (3) 研究机械效率与提升钩码的高度的关系, 要控制其他因素相同, 只改变提升高度, 故比较 2、3 两次实验发现: 在所用滑轮组相同时, 机械效率与提升钩码的高度无关. (4) 第 5 次实验绳端移动的距离与钩码提升的高度一致, 说明使用的是定滑轮, 即图乙. (5) 利用图甲的装置, 把重 $6 \mathrm{~N}$ 的物体用 $2.5 \mathrm{~N}$ 的拉力匀速拉起, 图甲中有三段绳子拉着动滑轮, 滑轮组的机械效率 $\eta=\frac{W_{\text {有用 }}}{W_{\text {总 }}} \times 100 \%=\frac{G h}{F s} \times 100 \%=\frac{G h}{F n h} \times 100 \%=\frac{G}{n F} \times 100 \%=\frac{6 \mathrm{~N}}{3 \times 2.5 \mathrm{~N}} \times 100 \%=80 \%$; 可见如果没有刻度尺, 只有测力计, 也可以测量出滑轮组的机械效率, 且机械效率的大小不变. (6) 小明利用图丙装置实验发现: 斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关, 与物重无关. 保持斜面倾斜程度不变, 可以采用减小接触面粗糙程度的方法减小摩擦, 从而提高斜面的机械效率. (7) 实验表明: 额外功越小, 总功越接近有用功. 进一步推理得出: 假设没有额外功, 总功等于有用功. 可见使用任何机械都不省功.
12. 如图所示,利用斜面将货物推进车厢,通常要比把货物直接从地面搬进车厢省力多了.某工人用沿斜面向上的推力将重800 N的货物从地面匀速推上车厢,已知斜面长3 m、高1.2 m,在这个过程中,工人所做的额外功为240 J.
(1) 工人如果直接把货物徒手搬上车厢,则至少要对货物做多少功?
(2) 斜面的机械效率是多大?
(3) 工人对货物沿斜面向上的推力是多大?
(1) 工人如果直接把货物徒手搬上车厢,则至少要对货物做多少功?
(2) 斜面的机械效率是多大?
(3) 工人对货物沿斜面向上的推力是多大?
答案
(1) $960 \mathrm{~J}$ (2) $80 \%$ (3) $400 \mathrm{~N}$
解析: (1) 工人克服货物重力做的有用功 $W_{\text {有用 }}=G h=800 \mathrm{~N} \times 1.2 \mathrm{~m}=960 \mathrm{~J}$. (2) 工人推力做的总功 $W_{\text {总 }}=W_{\text {有用 }}+W_{\text {额外 }}=960 \mathrm{~J}+240 \mathrm{~J}=1200 \mathrm{~J}$, 斜面的机械效率 $\eta=\frac{W_{\text {有用 }}}{W_{\text {总 }}} \times 100 \%=\frac{960 \mathrm{~J}}{1200 \mathrm{~J}} \times 100 \%=80 \%$. (3) 工人沿斜面向上的推力 $F=\frac{W_{\text {总 }}}{s}=\frac{1200 \mathrm{~J}}{3 \mathrm{~m}}=400 \mathrm{~N}$.
解析: (1) 工人克服货物重力做的有用功 $W_{\text {有用 }}=G h=800 \mathrm{~N} \times 1.2 \mathrm{~m}=960 \mathrm{~J}$. (2) 工人推力做的总功 $W_{\text {总 }}=W_{\text {有用 }}+W_{\text {额外 }}=960 \mathrm{~J}+240 \mathrm{~J}=1200 \mathrm{~J}$, 斜面的机械效率 $\eta=\frac{W_{\text {有用 }}}{W_{\text {总 }}} \times 100 \%=\frac{960 \mathrm{~J}}{1200 \mathrm{~J}} \times 100 \%=80 \%$. (3) 工人沿斜面向上的推力 $F=\frac{W_{\text {总 }}}{s}=\frac{1200 \mathrm{~J}}{3 \mathrm{~m}}=400 \mathrm{~N}$.
