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小红学过“机械效率”后,有一个疑问:“机械效率越高是否越省力?”针对个问题小红用...

小红学过“机械效率”后,有一个疑问:“机械效率越高是否越省力?”针对个问题小红用一个弹簧测力计,利用家中“案板”和盛入一定水的小茶杯做了以下实验:
A,把杯子放在塑料袋中,在杯子中加入适量的水,用弹簧测力计测得杯子和水的重力G.
B,用“案板”作斜面,如上图所示,把一只水杯通过细绳与弹簧测力计连接,拉动弹簧测力计,把盛水的杯子匀速拉上斜面.
C,分别测出拉力F,杯子移动的距离s和升高的高度h.
D,改变斜面的高度,做4次实验,记录实验数据如下:
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(1)计算并将数据填入表中4个空格.
(2)小红的疑问是否得出解决?分析实验数据,能得出什么结论?
(3)完成上面实验后,小红又产生一个猜想:“如果减小斜面的摩擦,可以提高斜面的机械效率.”请你先用所学知识,说明小红的猜想是否正确(简述理由).
(4)请你设计一个实验,进一步证明你对小红猜想的判断.(简要说明在前面实验的基础上要做哪些新的实验操作).

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(1)克服重力做的功为有用功,拉力做的功为总功,机械效率等于有用功与总功的比值; (2)分析表中第5、8两行,可以解决小红的疑问;并且发现机械效率越高,拉力越大; (3)克服摩擦力做的功为额外功,总功等于有用功与额外功的和,在有用功一定的情况下,减小额外功,可以提高机械效率; (4)小红的猜想是“探究摩擦力对斜面机械效率的影响”,需要在控制斜面倾斜程度、物重、斜面高度、斜面长度相同的基础上,改变斜面的粗糙程度,从而改变摩擦力的大小,记录弹簧测力的示数,计算出机械效率,比较机械效率随摩擦力的变化情况. 【解析】 (1)W有=Gh=5N×0.1m=0.5J W总=Fs=1.6N×0.5m=0.8J η1= η2= (2)分析表中的拉力与机械效率,小红的疑问得到了解决;得到的结论是:斜面的机械效率越高,越不省力; (3)影响机械效率高低的主要有原因是额外功,使用斜面时,克服摩擦力做的功为额外功,在有用功一定的情况下,减小额外功,可以提高机械效率; (4)采用控制变量法:控制斜面倾斜程度、物重、斜面高度、斜面长度相同,换用毛巾、棉布、玻璃等不同的接触面材料改变斜面粗糙程度,从而改变摩擦力,计算出机械效率进行比较. 故答案为: (1) (2)小红的疑问得到了解决;斜面的机械效率越高,越不省力; (3)小红的猜想正确.使用斜面时,克服摩擦力做的功为额外功,在有用功一定的情况下,减小额外功(即减小了总功),可以提高机械效率; (4)在小红设计的实验的基础上: ①保持斜面倾角不变,在斜面表面铺上不同的材料(如毛巾、棉布、玻璃等)改变摩擦力; ②将水杯沿斜面匀速提升一定高度或沿斜面匀速移动一定距离,记录弹簧测力计的示数; ③计算出机械效率并进行比较.
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考点分析:
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观察水泵的铭牌:
这里说的铭牌,是指固定在机器上的一个小标牌,上面标有机器的主要规格和性能,其中包括机器的功率等.例如一台水泵(水泵,就是抽水机,它自己是不会转动的,需要电动机、内燃机等其他动力机械来带动它,因此存在着功率配套的问题),其铭牌如下:
型号8B13扬程12.7m
流量270m3/h允许吸上真空高度5m
轴功率11.3kW转速1450r/min
配套功率17kW效率83%
出厂编号××××重量111kg
××水泵厂       出厂日期×年×月
(1)在这一铭牌中,你能大致看懂哪几项?把它的意义写下来.
(2)铭牌中标明的效率是多少?有用功是什么?你认为它做了哪些额外功?
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manfen5.com 满分网如图所示,某工人用滑轮组往3m高的平台上运沙土,已知沙土的质量是40kg,袋子和动滑轮共重100N,不计绳重和摩擦.求:工人匀速拉动绳索时,所用的拉力是多大?此过程中工人做的有用功是多少?此滑轮组的机械效率有多大?(g=10N/kg)
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如图是小敏和爷爷爬楼时的情景,对此,小华和小明展开了讨论:
小华:小敏跑得快,做功快,功率大.
小明:爷爷质量大,克服重力做功多,功率也很大.

对他们的议论你有何想法?
你怎样通过实践证明你想法的正确性?

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在“测定滑轮组的机械效率”的实验中,所用装置如图所示
(1)安装好实验器材后,记下钩码和拴住弹簧测力计的线端的位置,然后 ______向上提起弹簧测力计,读出 ______的大小,测出钩码和拴住弹簧测力计的线端上移的距离.
(2)某同学正确测得钩码上升的高度为0.2m,钩码重为1.5N,其他被测和计算的数据如下表:
拉力F/N拴住弹簧测力计的线端提升的距离s/m有用功W有用/J总功W/J
0.60.40.30.24
上表中肯定错误的数据是 ____________
(3)若用上述装置提起重1.5N的钩码,机械效率为η,提起重3N的钩码,机械效率为η2,则η1 ______η2.(填“>”、“<”或“=”).

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使用滑轮组提升重物,其机械效率与哪些因素有关?有什么关系?请你提出一个问题进行探究.
(1)你猜测影响滑轮组机械效率的因素有:
(2)对你猜测的多种因素中的某一个因素进一步猜测它是怎样影响滑轮组的效率的?
(3)针对(2)设计一个实验进行验证.
①实验器材:
②画出你将使用的滑轮组的组装及绕线方法示意图.
③实验中需测的物理量有哪些?
④写出计算滑轮组机械效率的表达式.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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