题目
小明在“测滑轮组机械效率”的实验中,用如图1所示的滑轮组进行了三次实验,实验数据如表:↑FN-|||-50-|||-40-|||-30-|||-10-|||-0 1-|||-2 3 the-|||-乙-|||-t w/(ms)-|||-2.50-|||-1.25-|||-0 1 2 3 th-|||-丙-|||-him-|||-3.75 7-|||-2.50-|||-1.25-|||-0 1 2 3 %-|||-T 实验次数 物重G/N 物体上升的高度h/cm 测力计的示数F/N 测力计移动的距离s/cm 1 6 3 2.5 9 2 6 5 2.5 17 3 6 8 2.5 24 (1)分析表中数据,回答以下问题①表中有一个数据的记录是错误的,错误的数据是 ____ 。(2)在操作时注意拉动测力计沿 ____ 运动。如果在静止时读出测力计拉力大小,所计算得机械效率比实际效率 ____ (高/低),(3)小红在小明实验的基础上多使用一个滑轮也做了该实验,如图2所示。①小红多使用一个滑轮,目的是为了 ____ ;②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物上升相同高度时,若忽略绳重及摩擦,它们的机械效率 ____ (相同/不相同),理由是: ____ 。(4)为了将放置在水平地面上、重G=120N的重物提升到高处,某同学设计了如右图(甲)所示的滑轮组装置。当他用图(乙)所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时,重物的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系图象分别如图(丙)和(丁)所示,不计摩擦,绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。则在2~3s内,拉力F做的功 ____ J;在1~2s内,拉力F做的功的功率为 ____ W。
小明在“测滑轮组机械效率”的实验中,用如图1所示的滑轮组进行了三次实验,实验数据如表:
(1)分析表中数据,回答以下问题
①表中有一个数据的记录是错误的,错误的数据是 ____ 。
(2)在操作时注意拉动测力计沿 ____ 运动。如果在静止时读出测力计拉力大小,所计算得机械效率比实际效率 ____ (高/低),
(3)小红在小明实验的基础上多使用一个滑轮也做了该实验,如图2所示。
①小红多使用一个滑轮,目的是为了 ____ ;
②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物上升相同高度时,若忽略绳重及摩擦,它们的机械效率 ____ (相同/不相同),理由是: ____ 。
(4)为了将放置在水平地面上、重G=120N的重物提升到高处,某同学设计了如右图(甲)所示的滑轮组装置。当他用图(乙)所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时,重物的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系图象分别如图(丙)和(丁)所示,不计摩擦,绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。则在2~3s内,拉力F做的功 ____ J;在1~2s内,拉力F做的功的功率为 ____ W。

| 实验 次数 | 物重 G/N | 物体上升的高度h/cm | 测力计的示数F/N | 测力计移动的距离s/cm |
| 1 | 6 | 3 | 2.5 | 9 |
| 2 | 6 | 5 | 2.5 | 17 |
| 3 | 6 | 8 | 2.5 | 24 |
①表中有一个数据的记录是错误的,错误的数据是 ____ 。
(2)在操作时注意拉动测力计沿 ____ 运动。如果在静止时读出测力计拉力大小,所计算得机械效率比实际效率 ____ (高/低),
(3)小红在小明实验的基础上多使用一个滑轮也做了该实验,如图2所示。
①小红多使用一个滑轮,目的是为了 ____ ;
②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物上升相同高度时,若忽略绳重及摩擦,它们的机械效率 ____ (相同/不相同),理由是: ____ 。
(4)为了将放置在水平地面上、重G=120N的重物提升到高处,某同学设计了如右图(甲)所示的滑轮组装置。当他用图(乙)所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时,重物的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系图象分别如图(丙)和(丁)所示,不计摩擦,绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。则在2~3s内,拉力F做的功 ____ J;在1~2s内,拉力F做的功的功率为 ____ W。
题目解答
答案
解:(1)由甲滑轮组可知,绳子的有效股数均为3,第二次实验时,物体上升高度为5cm,则测力计移动的距离s=nh=3×5cm=15cm,由表中实验数据可知,测力计移动距离17cm错误;
(2)由二力平衡的条件可知,只有物体做匀速直线运功时,弹簧测力计的示数和绳子的拉力相等弹簧,所以实验中测力计应沿竖直向上方向匀速运动;
如果在静止时读出测力计拉力大小,因为静止时机械之间没有摩擦,额外功变小,则计算得机械效率比实际效率高;
(3)①定滑轮的作用是改变力的方向;
②这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时,若忽略绳重及摩擦,他们做的有用功相同,额外功也一样,因此总功相同,也就是机械效率不变。
(4)①由图可知在2~3s内,重物做匀速运动,拉力F3=40N,重物上升高度h3=3.75m-1.25m=2.5m,
∵从动滑轮上直接引出的绳子股数(承担物重的绳子股数)n=3,
∴拉力F的作用点下降的距离s3=3h3=3×2.5m=7.5m,
拉力做的功为W总3=F3s3=40N×7.5m=300J。
②在1~2s内,拉力F2=50N,重物上升高度h2=1.25m
拉力F的作用点下降的距离s2=3h2=3×1.25m=3.75m,
拉力做的功为W总2=F2s2=50N×3.75m=187.5J,
功率P总2=$\frac{{W}_{总2}}{{t}_{2}}$=$\frac{187.5J}{1s}$=187.5W。
答:(1)在2~3s内,拉力F的功率P及滑轮组的机械效率为83.33%;
(2)在1~2s内,拉力F所做的功为187.5J。
故答案为:(1)17;(2)竖直方向匀速;高;
(3)①改变力的方向 ②相同;在用不同的滑轮组提升同一个物体时,所做的有用功和总功都相同,所以机械效率相同。
(4)300;187.5。
(2)由二力平衡的条件可知,只有物体做匀速直线运功时,弹簧测力计的示数和绳子的拉力相等弹簧,所以实验中测力计应沿竖直向上方向匀速运动;
如果在静止时读出测力计拉力大小,因为静止时机械之间没有摩擦,额外功变小,则计算得机械效率比实际效率高;
(3)①定滑轮的作用是改变力的方向;
②这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时,若忽略绳重及摩擦,他们做的有用功相同,额外功也一样,因此总功相同,也就是机械效率不变。
(4)①由图可知在2~3s内,重物做匀速运动,拉力F3=40N,重物上升高度h3=3.75m-1.25m=2.5m,
∵从动滑轮上直接引出的绳子股数(承担物重的绳子股数)n=3,
∴拉力F的作用点下降的距离s3=3h3=3×2.5m=7.5m,
拉力做的功为W总3=F3s3=40N×7.5m=300J。
②在1~2s内,拉力F2=50N,重物上升高度h2=1.25m
拉力F的作用点下降的距离s2=3h2=3×1.25m=3.75m,
拉力做的功为W总2=F2s2=50N×3.75m=187.5J,
功率P总2=$\frac{{W}_{总2}}{{t}_{2}}$=$\frac{187.5J}{1s}$=187.5W。
答:(1)在2~3s内,拉力F的功率P及滑轮组的机械效率为83.33%;
(2)在1~2s内,拉力F所做的功为187.5J。
故答案为:(1)17;(2)竖直方向匀速;高;
(3)①改变力的方向 ②相同;在用不同的滑轮组提升同一个物体时,所做的有用功和总功都相同,所以机械效率相同。
(4)300;187.5。
解析
步骤 1:分析表中数据,找出错误数据
根据滑轮组的结构,绳子的有效股数为3,因此测力计移动的距离应为物体上升高度的3倍。在第二次实验中,物体上升高度为5cm,测力计移动的距离应为15cm,而表中记录为17cm,因此17cm是错误的数据。
步骤 2:确定测力计的运动方式
在实验中,为了保证测力计的示数准确,应使测力计沿竖直方向匀速运动。如果在静止时读出测力计拉力大小,由于静止时机械之间没有摩擦,额外功变小,所计算得机械效率比实际效率高。
步骤 3:分析小红多使用一个滑轮的目的
小红多使用一个滑轮,目的是为了改变力的方向。当两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物上升相同高度时,若忽略绳重及摩擦,他们做的有用功相同,额外功也一样,因此总功相同,也就是机械效率不变。
步骤 4:计算2~3s内拉力F做的功
在2~3s内,重物做匀速运动,拉力F_3=40N,重物上升高度h_3=3.75m-1.25m=2.5m,绳子的有效股数为3,因此拉力F的作用点下降的距离s_3=3h_3=3×2.5m=7.5m,拉力做的功为W_总3=F_3s_3=40N×7.5m=300J。
步骤 5:计算1~2s内拉力F做的功的功率
在1~2s内,拉力F_2=50N,重物上升高度h_2=1.25m,绳子的有效股数为3,因此拉力F的作用点下降的距离s_2=3h_2=3×1.25m=3.75m,拉力做的功为W_总2=F_2s_2=50N×3.75m=187.5J,功率P_总2=$\frac{{W}_{总2}}{{t}_{2}}$=$\frac{187.5J}{1s}$=187.5W。
根据滑轮组的结构,绳子的有效股数为3,因此测力计移动的距离应为物体上升高度的3倍。在第二次实验中,物体上升高度为5cm,测力计移动的距离应为15cm,而表中记录为17cm,因此17cm是错误的数据。
步骤 2:确定测力计的运动方式
在实验中,为了保证测力计的示数准确,应使测力计沿竖直方向匀速运动。如果在静止时读出测力计拉力大小,由于静止时机械之间没有摩擦,额外功变小,所计算得机械效率比实际效率高。
步骤 3:分析小红多使用一个滑轮的目的
小红多使用一个滑轮,目的是为了改变力的方向。当两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物上升相同高度时,若忽略绳重及摩擦,他们做的有用功相同,额外功也一样,因此总功相同,也就是机械效率不变。
步骤 4:计算2~3s内拉力F做的功
在2~3s内,重物做匀速运动,拉力F_3=40N,重物上升高度h_3=3.75m-1.25m=2.5m,绳子的有效股数为3,因此拉力F的作用点下降的距离s_3=3h_3=3×2.5m=7.5m,拉力做的功为W_总3=F_3s_3=40N×7.5m=300J。
步骤 5:计算1~2s内拉力F做的功的功率
在1~2s内,拉力F_2=50N,重物上升高度h_2=1.25m,绳子的有效股数为3,因此拉力F的作用点下降的距离s_2=3h_2=3×1.25m=3.75m,拉力做的功为W_总2=F_2s_2=50N×3.75m=187.5J,功率P_总2=$\frac{{W}_{总2}}{{t}_{2}}$=$\frac{187.5J}{1s}$=187.5W。