如图丙、丁是探究杠杆平衡条件的部分片段,请根据图示回答下列问题:
若实验开始前,杠杆的位置如图丙所示,此时杠杆(选填“处于”或“不处于”)平衡状态;小明通过调节杠杆右端的螺母向移动,使杠杆在水平位置平衡;
钩码重G/N | 弹簧测力计提升的高度h/m | 有用功W有/J | 总功W总/J | 机械效率η |
1 | 0.2 | 0.1 | 0.1 | 100% |
猜想一:滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关;
猜想二:滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关;
为了验证猜想,准备的器材如下:两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计;
小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组,用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验,数据如下表所示:
实验次数 | 钩码所受的重力G/N | 提升高度h/m | 拉力F/N | 绳端移动的距离s/m | 机械效率η |
1 | 2.0 | 0.1 | 1.0 | 0.3 | 66.7% |
2 | 4.0 | 0.1 | 1.8 | 0.3 | 74.1% |
3 | 6.0 | 0.1 | 2.5 | 0.3 |
请你解答如下问题:
(1)表中第3次实验时滑轮组的机械效率为:根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式;
(2)分析表中数据可知:用同一滑轮组提升不同的物体,物体越重,滑轮组的机械效率(选填“越高”“越低”或“不变”);
(3)为了验证猜想二,还需增加的实验器材是。
实验次数 | 钩码重G/N | 钩码上升的高度h/m | 绳端拉力F/N | 绳端移动距离s/m | 有用功 | 总功机 | 机械效率 |
1 | 2 | 0.1 | 1.0 | 0.3 | 0.2 | 0.30 | 66.7 |
2 | 3 | 0.1 | 1.4 | 0.3 | 0.3 | 0.42 | 71.4 |
3 | 5 | 0.1 | 2.2 | 0.3 | 0.5 | 0.66 | 75.8 |
实验次数 | 动滑轮个数 | 钩码重G/N | 绳端拉力F/N | 钩码上升的高度h/m | 绳端移动距离s/m | 有用功 | 总功机 | 机械效率 |
4 | 1 | 6 | 3.6 | 0.2 | 0.4 | 1.2 | 1.44 | 83.3 |
5 | 2 | 6 | 2.4 | 0.2 | 0.8 | 1.2 | 1.92 | 62.5 |
6 | 3 | 6 | 2.2 | 0.2 | 1.2 | 1.2 | 2.64 | 45.5 |
分析数据可知:物重相同,动滑轮个数越多越省力,但机械效率越。进一步分析还发现,当滑轮组越来越省力时,它的额外功越来越,所以设计一个机械模型时,既要考虑省力,还要考虑;
验次数实 | 钩码重G/N | 钩码上升高度h/m | 绳端拉力F/N | 绳端移动距离s/m | 机械效率η |
1 | 2 | 0.1 | 1.2 | 0.3 | 55.6% |
2 | 2 | 0.2 | 1.2 | 0.6 | 55.6% |
3 | 4 | 0.1 | 1.9 | 0.3 | |
4 | 4 | 0.1 | 1.3 | 0.5 | 61.5% |
(1)实验中应沿竖直方向拉动弹簧测力计;
(2)分析表中数据可知:第4次实验是用图所示装置来完成的;
(3)第3次实验时,滑轮组的机械效率是(结果精确到0.1%);
(4)通过比较1、2两次实验数据可得出:使用同一滑轮组提升相同重物,滑轮组的机械效率与重物上升高度(选填“有关”或“无关”);通过比较两次实验数据可得出:同一滑轮组提升的物体越重,滑轮组机械效率越高;通过比较3、4两次实验数据可得出:不同滑轮组提升相同重物,动滑轮越重机械效率越;
(5)实验过程中边拉边读数,弹簧测力计示数不稳定,有同学认为应静止时读数,你认为他的想法(选填“正确”或“不正确”),因为他没有考虑到对滑轮组机械效率的影响。
猜想I:滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关
猜想Ⅱ:滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关
猜想Ⅲ:滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关
根据猜想,运用如图甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究,测得的实验数据如下表所示。
实验次数 | 钩码的重力G/N | 钩码上升高度h/m | 绳端拉力F/N | 绳端移动的距离S/m | 机械效率η |
1 | 2 | 0.1 | 0.90 | 0.3 | 74.1% |
2 | 4 | 0.1 | 1.50 | 0.3 | 88.9% |
3 | 4 | 0.1 | 1.25 | 0.4 | |
4 | 4 | 0.2 | 1.50 | 0.6 | 88.9% |
(1)实验时应沿竖直方向缓慢向上拉动弹簧测力计;
(2)分析表中数据可知:第3次实验是利用了图的装置完成的,它的机械效率η=;
(3)比较2、4两次实验数据,可验证猜想I是(选填“正确”或“错误”)的;
(4)通过比较(填实验序号)两次实验数据得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高;
(5)通过比较2、3两次实验数据可得出结论:不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率。
序号 | 钩码总重G/(N) | 钩码上升高度h(m) | ____ | 测力计移动距离s(m) | 机械效率(%) |
1 | 2 | 0.1 | 0.8 | 0.3 | 83.3 |
2 | 3 | 0.1 | 1.1 | 0.3 | 90.9 |
3 | 4 | 0.1 | 1.4 | 0.2 |
(1)实验操作中拉力的方向应竖直向上且拉动弹簧测力计;
(2)表格中第一行的记录项目缺少一项,请补充完整;
(3)表中第3次实验有一项数据有误,改正后计算出机械效率为(结果保留1位小数);
(4)比较三次实验数据可得出:使用同一滑轮组,增大(选填“物重”、“动滑轮重”或“绳重”)可以提高滑轮组的机械效率;
(5)同一个滑轮组,提升物重相同时,动滑轮越重(填“大”或“小”);
(6)下列做法中,能提高滑轮组机械效率的是。
A.在滑轮轴处涂些润滑油
B.采用不同的绕线方式
C.将物体提到更高处